發(fā)布時間：2020-04-19 20:48

【摘要】：近年來,提高固體推進劑的燃燒性能一直是研究的重點和熱點。高氯酸銨(AP)作為最常用的氧化劑,是復(fù)合固體推進劑的主要成分。為了獲得更高的復(fù)合固體推進劑的燃燒速率,有效地改善AP的熱分解性能是至關(guān)重要的。添加催化劑是一種能有效改善AP熱分解性能的重要方法,尤其是過渡納米金屬、氧化物以及相關(guān)的復(fù)合物作為提高AP熱分解性能的催化劑。然而,納米催化劑由于尺寸小、表面積大,容易團聚,分布不均勻,從而降低了表面活性中心,對催化AP熱分解性能有很大的影響。天然生物材料因其無毒、生物降解性好、低成本、易得、環(huán)保等優(yōu)點,在各領(lǐng)域內(nèi)被廣泛認為是一種理想的候選材料�；谧匀簧锊牧�-海藻酸鈉(SA),在催化領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。為了解決納米催化劑在AP應(yīng)用中的團聚問題以及提高AP熱分解性能,本研究受天然生物海藻酸的啟發(fā),利用原位合成,制備了一種新型的海藻酸鹽/高氯酸銨復(fù)合物,并且采用各表征手段對復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、形貌以及性能進行表征。深入研究了這些海藻酸鹽對AP熱分解的催化作用,并且對催化AP的熱分解機理進行了初步探討。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)采用針管注射法,通過離子交聯(lián)固化,原位合成了海藻酸鈷/高氯酸銨(CA/AP)復(fù)合物。利用DSC分析考察了不同的硝酸鈷溶液原位合成的CA/AP復(fù)合物的熱分解性能。同時,對催化AP熱分解可能的機理進行了探討。DSC分析結(jié)果表明,與純AP相比,原位合成的CA/AP復(fù)合物使熱分解溫度降低了92.7°C,顯著地提高了對AP的催化效果。(2)采用空氣霧化法,通過離子交聯(lián)固化,原位合成了生物靈感海藻酸銅/高氯酸銨(Cu-alginate/AP)復(fù)合物。SEM分析結(jié)果表明,Cu-alginate/AP復(fù)合物沒有出現(xiàn)團聚現(xiàn)象,而且顆粒尺寸也較小,表面致密而光滑。撞擊感度和摩擦感度測試結(jié)果表明,Cu-alginate/AP復(fù)合物的撞擊感度H_(50)=44.8 cm,摩擦感度爆炸概率是0%。與純AP相比,明顯降低了復(fù)合物的撞擊感度和摩擦感度。此外利用DSC分析考察了不同的硝酸銅溶液原位合成的Cu-alginate/AP復(fù)合物的熱分解性能。同時,對催化AP熱分解可能的機理進行了探討。DSC分析結(jié)果表明,與純AP相比,Cu-alginate/AP復(fù)合物使熱分解溫度降低了90.3°C,顯著地提高了對AP熱分解的催化作用。(3)采用空氣霧化法,通過離子交聯(lián)固化,原位合成了雙金屬海藻酸鈷錳/高氯酸銨(CoMn alginate/AP)復(fù)合物。利用DSC分析考察了不同質(zhì)量比的AP和SA及不同摩爾比的硝酸鈷和硝酸錳乙醇溶液原位合成的雙金屬CoMn alginate/AP復(fù)合物的熱分解性能。同時,對催化AP熱分解可能的協(xié)同機理進行了探討。DSC分析結(jié)果表明雙金屬CoMn alginate/AP復(fù)合物使熱分解溫度降低了122.9°C。與單金屬Co alginate和Mn alginate相比,雙金屬CoMn alginate存在出更高的催化活性,顯著地提高了對AP熱分解的催化作用。所有結(jié)果都表明,雙金屬CoMn alginate對AP的熱分解具有更大的協(xié)同效應(yīng)。
【圖文】：

圖 3-1 CA/AP 復(fù)合物的制備過程Fig. 3-1. the formation process diagram of CA/AP composite．.4 樣品的表征采用德國 CarlZeiss 公司生產(chǎn)的 Ultra-55 型號場發(fā)射掃描電鏡，對制復(fù)合物進行形貌觀察。采用荷蘭帕納科公司的 X’PertPro 型的 X 射線 進行 XRD 測試。采用 IR-8400S 型傅里葉紅外光譜儀對樣品 CA 進英國生產(chǎn)的 K-alpha 型號 XPS，對制備的樣品 SA 和 CA 進行化學析。最后采用瑞士梅特勒托利多公司生產(chǎn)的 DSC-8220 型號的 DSC 同濃度的 Co(NO3)2制備的 CA/AP 復(fù)合物進行樣品的熱分解性能研究果與討論.1 CA/AP 復(fù)合物的表面形貌、結(jié)構(gòu)及組成

)干燥前 CA/AP 復(fù)合物，，(b)干燥后 CA/AP 復(fù)合物，(c) CA/AP 復(fù)合物的 SEM 圖像O, Cl 的主要元素 EDS 元素分布圖。-2. (a) CA/AP composite before drying, (b) CA/AP composite after drying, (c) SEM iCA/AP composite, and (d-f) the main elemental EDS mapping images of Co, O, Cl3-3a 為在 CA/AP 復(fù)合物中被水洗去 AP 的 CA 的 XRD 圖。顯然地，一致，制備樣品的 XRD 圖表明為無定型的結(jié)構(gòu)[59,60]。樣品的寬衍文獻報道的 CA 的衍射峰相似[59,61]。利用 FT-IR 分析對其結(jié)構(gòu)進行了示，在 SA 光譜中 1637.10 和 1616.60 cm-1處的強波段是由于羧基的不的。在 1383.61 cm-1處的峰值對應(yīng)于 SA 羧基的對稱伸縮振動。然而+時，羧基的不對稱伸縮振動的波數(shù)明顯減少，羧基的對稱伸縮振動波類似的波數(shù)移動也有文獻報道[61,62]。進一步確定 CA 的元素組成和化學環(huán)境，在 0-1200 eV 區(qū)域進行了 X3c 所示，分別從 XPS 測量光譜中觀察到 C1s、O1s 和 Co 2p。結(jié)果表明 C、O 和 Co 元素。此外，圖 3-3d 顯示了 Co 2p 的高分辨率 XPS 光780.90 eV 和 798.38 eV處的兩個峰值，對應(yīng)于 Co 2p1/2和Co 2p3/2的結(jié)合
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ426


本文編號：2633726