本文關(guān)鍵詞：碳納米材料改性HNIW的對(duì)比研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,碳納米材料以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能受到廣泛研究,在含能材料領(lǐng)域的研究也日漸增多,然而系統(tǒng)深入地機(jī)理性研究較少。本文從HNIW炸藥感度調(diào)控入手,對(duì)比研究了幾種碳納米材料作為添加劑的作用機(jī)制。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.首先將不同密度值的富勒烯、碳管及石墨烯等分別與HNIW混合,通過對(duì)氧平衡及燃爆性能的計(jì)算發(fā)現(xiàn),加入碳納米材料會(huì)降低HNIW體系的氧平衡燃爆性能,其中當(dāng)碳納米材料含量高于0.5%時(shí),對(duì)HNIW體系氧平衡和燃爆性能的影響較大,而低于0.2%時(shí)對(duì)HNIW體系的氧平衡和燃爆性能的影響很小,較為適宜。之后對(duì)HNIW與富勒烯、碳納米管、石墨烯三種結(jié)構(gòu)的碳納米材料的機(jī)械共混物進(jìn)行感度及相容性測(cè)試,發(fā)現(xiàn),碳納米材料加入會(huì)降低HNIW體系的機(jī)械感度,且石墨烯對(duì)HNIW體系的感度降低程度最高。其中,添加0.2%的石墨烯能夠?qū)NIW體系的特性落高從25.1cm提高到30.2cm,摩擦爆炸百分比從100%降低到88%,。當(dāng)石墨烯添加量低于1%時(shí)與HNIW具有良好的相容性,對(duì)HNIW的靜電感度和能量輸出的影響也較小。因此,篩選結(jié)果是二維的石墨烯類碳納米材料,添加比例范圍為低于0.2%。2.鑒于碳材料的添加會(huì)降低能量,為不影響輸出,本文利用共價(jià)功能化技術(shù)制備硝化石墨烯。以氧化石墨烯為原料,通過還原、硝化得到相應(yīng)的石墨烯衍生物,通過紅外光譜分析、元素分析和TG分析表征其還原和硝化程度。3.采用重結(jié)晶法將石墨烯及幾種改性石墨烯與HNIW進(jìn)行復(fù)合,復(fù)合前后HNIW均為ε晶型,不發(fā)生改變。對(duì)復(fù)合產(chǎn)物進(jìn)行安全性、相容性、熱物理性能和熱分解性能的測(cè)試分析。得出:0.2%含量的還原石墨烯,將HNIW體系的撞擊感度特性落高H50從25.1cm增加到32.5cm,摩擦感度從100%降低到72%,5s爆發(fā)點(diǎn)從267.5℃提高到270.2℃,與加入同比例石墨烯相比,對(duì)HNIW體系的性能改善程度明顯提高,對(duì)HNIW體系安全性影響最佳。0.2%含量的硝化石墨烯將HNIW體系的靜電發(fā)火能量從0.91J提高到1.27J,對(duì)HNIW的靜電感度影響效果最好且不會(huì)影響HNIW的分解產(chǎn)氣量和能量輸出。綜合比較,還原氧化石墨烯適于應(yīng)用于高感炸藥體系,降低炸藥感度,而硝化石墨烯適于應(yīng)用在點(diǎn)火藥配方中,降低點(diǎn)火藥的靜電感度并避免減小能量輸出。通過熱分析動(dòng)力學(xué)計(jì)算得出,添加微量的石墨烯及改性石墨烯對(duì)HNIW性能的影響機(jī)理主要是復(fù)合后能夠改善HNIW的導(dǎo)熱性能和流散性,從而起到降低熱點(diǎn)產(chǎn)生幾率,降低感度的作用。
【關(guān)鍵詞】：碳納米材料 含能材料 感度性能 熱分解機(jī)理 改性石墨烯
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-28
• 1.1 研究背景15-19
• 1.2 富勒烯19-21
• 1.3 碳納米管21-23
• 1.4 石墨烯及其衍生物23-25
• 1.5 本論文主要研究?jī)?nèi)容25-28
• 第2章 理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)對(duì)比28-48
• 2.1 概述28-34
• 2.1.1 氧平衡28-29
• 2.1.2 燃燒參數(shù)29-31
• 2.1.3 爆轟參數(shù)31-34
• 2.2 復(fù)合及形貌分析34-36
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料34
• 2.2.2 共混工藝34
• 2.2.3 形貌分析34-36
• 2.3 導(dǎo)熱性能36-40
• 2.4 感度分析40-44
• 2.4.1 機(jī)械感度分析40-43
• 2.4.2 靜電火花感度分析43-44
• 2.5 相容性分析44-46
• 2.6 本章小結(jié)46-48
• 第3章 石墨烯衍生物的制備表征48-63
• 3.1 概述48-49
• 3.2 改性石墨烯的制備49-54
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料49-50
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器50
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟50-54
• 3.3 形貌分析54-56
• 3.3.1 液相形態(tài)分析54
• 3.3.2 TEM分析54-56
• 3.4 結(jié)構(gòu)分析56-60
• 3.4.1 元素分析56-57
• 3.4.2 FTIR分析57-60
• 3.5 熱分析60-61
• 3.6 本章小結(jié)61-63
• 第4章 改性石墨烯對(duì)HNIW的性能影響63-83
• 4.1 概述63
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分63-64
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器63
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟63-64
• 4.3 形貌及晶型分析64-67
• 4.3.1 外觀64
• 4.3.2 SEM表征64-66
• 4.3.3 FTIR分析66-67
• 4.4 導(dǎo)熱性能分析67-69
• 4.5 感度分析69-74
• 4.5.1 機(jī)械感度69-71
• 4.5.2 靜電感度71-72
• 4.5.3 5s爆發(fā)點(diǎn)72-74
• 4.6 熱分析74-82
• 4.6.1 相容性分析74-78
• 4.6.2 熱分解機(jī)理分析78-82
• 4.7 本章小結(jié)82-83
• 第5章 結(jié)論和展望83-85
• 5.1 結(jié)論83-84
• 5.2 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單90-91
• 致謝91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：462966