【摘要】：硼具有極高的質(zhì)量熱值和體積熱值。含硼富燃料推進劑的理論比沖可達12000N.s·kg-1。但在實際應用中,硼自身的高熔點與高沸點,導致其存在點火性能差、燃燒效率低等問題,影響了其高能量性能發(fā)揮。引入二氟氨基粘合劑有望利用二氟氨基基團中的活性氟元素促進硼的點火與燃燒。因此,本文以硼富燃料推進劑為基礎(chǔ),采用熱分解實驗、燃燒實驗結(jié)合現(xiàn)代儀器分析技術(shù)研究了二氟氨基粘合劑:3-二氟氨基甲基-3-甲基環(huán)氧丁烷均聚物(PDF)和3-二氟氨甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷和3,3-雙疊氮甲基氧雜環(huán)丁烷的共聚物(PDB)與硼之間的作用規(guī)律。主要工作如下:(1)采用 DSC、TG、PY-GC/MS、FTIR 和 TG-FTIR-MS 分析方法研究了 PDF 和PDB的熱分解特性、動力學、熱裂解和熱分解產(chǎn)物;結(jié)果表明:PDF的熱分解由兩個熱失重階段組成。第一階段主要是HF的兩步不完全解離,獲得CH=NF和C≡N共存的結(jié)構(gòu),活化能為110～120kJ·mol-1;第二階段主要是CH=NF剩余部分的熱分解或重排以及聚合物主鏈的熱分解。PDB的主要熱分解階段為180～290℃,分解峰溫分別為222.44℃和 256.35℃,對應的活化能分別為Ek=119.1J·mol-1,Eo=121.19kJ.mol-1 和Ek=162.44 kJ·mol-1,Eo=162.82KJ·mo1-1,lnAK分別為 23.24min-1和 30.14min-1;主要是含能基團的熱分解,獲得CH=N和C≡N共存的結(jié)構(gòu)。PDF和PDB的熱解過程中均產(chǎn)生了 HF氣體。(2)采用DSC、TG研究了混合體系PDF/B和PDB/B的熱分解特性,并結(jié)合PY-GC/MS、SEM-EDS、TG-FTIR-MS等分析方法研究了熱裂解和熱分解產(chǎn)物變化規(guī)律;結(jié)果表明:PDF/B主要熱分解階段為140～300℃,主峰溫為216.49℃;PDB/B的主分解階段為170～300℃,峰溫為222.38℃和254.08℃;PDF/B和PDB/B的主分解階段主要發(fā)生含能基團的熱分解和熱分解產(chǎn)物與硼的氧化還原反應。由于硼的引入,混合體系的熱分解起始溫度比單獨粘合劑降低,但不影響體系的熱穩(wěn)定性和含能基團的熱分解方式。在混合體系的熱分解過程中,硼與PDF和PDB的熱分解產(chǎn)物發(fā)生了氧化放熱反應,并有相應的氣相產(chǎn)物生成。(3)通過理論計算設(shè)計并優(yōu)化了推進劑配方,采用TG和DSC、激光點火實驗、恒壓燃燒實驗分別研究了設(shè)計推進劑的熱分解特性、點火與燃燒特性。結(jié)果表明:在基于二氟氨基粘合劑的含硼富燃料推進劑中,熱分解起始峰溫為210.84℃,相較于傳統(tǒng)推進劑有所降低;點火過程中,PDB的引入,縮短了其點火延遲時間,促進了推進劑的點火;燃燒時,PDB有利于硼的燃燒和硼產(chǎn)物的分散。提高了推進劑的燃燒熱。
【圖文】：

的熱分析儀。該方法是在程序控溫下，測量輸入到試樣和參比物的功率差與溫度的關(guān)系，逡逑從而反映樣品發(fā)生物理變化或化學變化的熱效應；儀器分辨率高、試樣量少［６２］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＤＳＣ８２３Ｅ型差式掃描量熱儀，如圖２．１所示。實驗條逡逑件：稱取樣品質(zhì)量約0．５ｍｇ，升溫速率分別為Ｓ－Ｏｍｉｎ—１、ｌＯｔｍｉｉｆ１、＾Ｃ．ｍｉｎ—１和逡逑２０°Ｏｍｉｎ＿１，升溫范圍為５０￣５００°Ｃ，Ｎ２流速為３０ｍＬ＇ｍｉｎ＿１。用于樣品的熱分解特性和動逡逑力學研究。逡逑圖２．１差式掃描量熱儀逡逑２．１．２熱重分析儀分析逡逑熱重分析儀簡稱ＴＧ，，即ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ的縮寫，是指在程序控溫下，逡逑測量樣品質(zhì)量與溫度之間的關(guān)系，從而反映樣品的熱穩(wěn)定性及組分的技術(shù)。該方法定量逡逑性強［６３］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＴＧ／ＳＤＴＡ８５１ｅ型熱重分析儀，如圖２．２所示。實驗條逡逑件：稱取樣品質(zhì)量約０．５ｍｇ，升溫速率分別為５°Ｃ．ｍｉｎ＿１、ｌＣＴＣ．ｍｉｒｆ１、和逡逑升溫范圍為５０？５００°Ｃ，Ｎ２流速為ＳＯｍＬ．ｍ

的熱分析儀。該方法是在程序控溫下，測量輸入到試樣和參比物的功率差與溫度的關(guān)系，逡逑從而反映樣品發(fā)生物理變化或化學變化的熱效應；儀器分辨率高、試樣量少［６２］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＤＳＣ８２３Ｅ型差式掃描量熱儀，如圖２．１所示。實驗條逡逑件：稱取樣品質(zhì)量約0．５ｍｇ，升溫速率分別為Ｓ－Ｏｍｉｎ—１、ｌＯｔｍｉｉｆ１、＾Ｃ．ｍｉｎ—１和逡逑２０°Ｏｍｉｎ＿１，升溫范圍為５０￣５００°Ｃ，Ｎ２流速為３０ｍＬ＇ｍｉｎ＿１。用于樣品的熱分解特性和動逡逑力學研究。逡逑圖２．１差式掃描量熱儀逡逑２．１．２熱重分析儀分析逡逑熱重分析儀簡稱ＴＧ，即ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ的縮寫，是指在程序控溫下，逡逑測量樣品質(zhì)量與溫度之間的關(guān)系，從而反映樣品的熱穩(wěn)定性及組分的技術(shù)。該方法定量逡逑性強［６３］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＴＧ／ＳＤＴＡ８５１ｅ型熱重分析儀，如圖２．２所示。實驗條逡逑件：稱取樣品質(zhì)量約０．５ｍｇ，升溫速率分別為５°Ｃ．ｍｉｎ＿１、ｌＣＴＣ．ｍｉｒｆ１、和逡逑升溫范圍為５０？５００°Ｃ，Ｎ２流速為ＳＯｍＬ．ｍ
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V512

【參考文獻】

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本文編號：2680178