典型含能钝感增塑剂在固体推进剂中的应用研究进展

2022-05-05 13:23袁志锋胡松启刘林林赵凤起
火炸药学报 2022年2期
关键词:增塑剂推进剂力学性能

袁志锋,胡松启,刘林林,赵凤起

(1.西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室,陕西 西安 710072;2.西安近代化学研究所 燃烧与爆炸技术重点实验室,陕西 西安 710065)

引 言

增塑剂是固体推进剂配方的主要组分,其作用是降低黏合剂的黏度和玻璃化转变温度,提高固体推进剂的固含量、能量水平和加工性能,赋予固体推进剂装药良好的力学性能,总体来说,增塑剂对固体推进剂的能量、感度、燃烧性能、力学性能等的影响巨大。目前固体推进剂的含能增塑剂主要为硝化甘油(NG),NG具有能量高、增塑能力强等优势,但其极高的机械感度也导致固体推进剂的高感度,增加了固体推进剂的危险性。

随着现代战争形态的不断演变,航空母舰战斗群、新一代战斗机、武装直升机等高性能高价值武器平台不断涌现[1-2],为避免推进剂的殉爆导致高价值武器平台的损失,要求推进剂在保持较高能量的同时具有较低的感度(主要包括热感度和机械感度)[3-4]。因此,要降低推进剂的敏感性就必须采用新的物质替代NG,降低增塑剂自身的敏感性,同时为了保持推进剂的能量水平,增塑剂的能量也需要尽量提高,然而能量与感度是一对矛盾体,高能与钝感往往难以同时满足。多年研究发现,含能钝感增塑剂可以大幅度降低推进剂的感度,同时具有较高能量,因此得到了广泛应用。

目前,关于全面综述含能钝感增塑剂对推进剂性能影响的综述文献较少[1-6],因此,本文系统综述了目前在推进剂中应用广泛、效果突出的3种典型含能钝感增塑剂:三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、硝氧乙基硝胺类增塑剂中的丁基-硝氧乙基硝胺(BuNENA)、偕二硝基类增塑剂中的BDNPF(双2,2-二硝基丙醇缩甲醛)和BDNPA(双2,2-二硝基丙醇缩乙醛)的混合物(BDNPF/A)对推进剂性能的影响,并对典型含能钝感增塑剂的优劣进行了分析,在此基础上对今后含能钝感增塑剂的发展方向进行了分析和展望。

1 硝酸酯类典型增塑剂TMETN在推进剂中的应用

含硝酸酯基(—ONO2)的硝酸酯类增塑剂含氧量高,有利于提高推进剂的能量水平,因此应用最为广泛,最典型的是NG,但NG存在感度高、蒸汽压高和易迁移等缺点。其他常用硝酸酯类增塑剂如硝化二乙二醇(DEGDN)、二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)、三羟基甲乙烷三硝酸酯(TMETN)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)等都有与NG相似的分子结构,且部分特性优于NG[5]。在众多硝酸酯类增塑剂中,三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)是一种具有代表性的钝感增塑剂,已在20世纪90年代被用于替代双基推进剂配方中的NG[6]。

张杏芬[7]报道了TMETN等几种含能增塑剂的性能,研究结果见表1。

表1 几种含能增塑剂的性能对比

从表1可以看出,几种钝感增塑剂的含氧量、密度、能量均小于NG;单元推进剂的比冲及密度大小排序均为:BTTN>TMETN>DEGDN>TEGDN>BuNENA。因此可以看出,在能量方面,BTTN及TMETN在含能钝感增塑剂中较为突出。熔点大小排序为:DEGDN>TMETN>TEGDN>BTTN>BuNENA,挥发性大小排序为: DEGDN>BTTN>TEGDN>TMETN>BuNENA,从熔点和挥发性比较,可以看出BuNENA的熔点最低,挥发性最低,同时撞击感度也较低。

1.1 TMETN对推进剂力学性能的影响

张超、王可等[8-9]通过分子动力学(MD)和耗散分子动力学(DPD)方法,采用分子链段分析方法研究了TMETN对硝化棉(NC)的增塑效果,以及TMETN和NG混合配比对混合体系的相互作用、力学性能、径向分布函数、O—NO2最大引发键长(Lmax)等参数的影响。张超等[8]比较了NC/TMETN为不同质量比时推进剂的性能,认为1.3∶1.0时TMETN对NC具有较好的增塑效果,此时经过试验验证,发现推进剂20℃时的拉伸强度达16.22MPa,撞击感度(特性落高)为67.7cm,摩擦感度为4%,NC分子链构型图见图1,NC/TMETN分子链构型图见图2。王可等[9]通过设计不同的比例对比,经比较,认为NC和TMETN质量比为1∶0.667时推进剂的力学性能最好。文献[8]和文献[9]的研究结论有所差异可能是因为在模拟过程中对条件的设置有差异造成的,这也说明模拟仿真与真实情况既有相似之处也有一定的误差。

图1 NC分子链构型图

图2 NC/TMETN黏结体系平衡构型

推进剂的力学性能也体现在增塑剂对黏合剂的增塑作用上。陈京等[10]通过模拟仿真的方法研究了TMETN/NG混合酯对双基推进剂的作用,认为两者质量比为3∶1时推进剂的力学效果最好,其原因是两种硝酸酯增塑剂可以同时与NC形成强的氢键作用,并为共混体系提供较高的模量与较低的最大引发键长。唐秋凡等[11]通过模拟仿真的方法研究了NG/TMETN混合酯对双基推进剂的影响,发现当NG取代质量分数40%TMETN以上时才能有效改善体系的增塑效果;推进剂中NG与TMETN质量比大于2∶3时,推进剂样品才能正常固化;NG与TMETN质量比控制在3∶2~4∶1时,既能保证CMDB推进剂固化均匀,在增强推进剂力学性能的同时又能降低推进剂的机械感度。通过试验研究表明:纯TMETN对NC的增塑效果较差,在70℃下很难固化成型,这使得TMETN应用于浇铸改性双基推进剂中存在一定难度。

通过上述研究可以看出,现有研究主要集中在TMETN与NC的质量比对力学性能的影响,以及TMETN和NG组合形成混合酯后再增塑NC,没有单独TMETN替代NG后推进剂的力学性能对比。研究表明[11],纯TMETN对NC的增塑效果较差,需要与NG混合增塑才能达到理想的效果。

1.2 TMETN对高能钝感推进剂能量性能及燃烧性能的影响

对TMETN基推进剂的燃烧性能的研究主要集中在NC/TMETN双基体系和NC/TMETN/FOX-7改性双基配方体系,其原因是加入FOX-7后推进剂相对能量较高、感度较低,符合钝感推进剂的发展方向。张超等[12]发现TMETN基改性双基推进剂(不含铝)燃速在14.90~18.65mm/s之间,6~16MPa下的压强指数在0.63~0.35之间。李军强等[13]通过试验研究发现,NC/TMETN/FOX-7/Al基推进剂燃速在21.19~24.47mm/s,8~14MPa的压强指数低于0.20。陈沛、赵凤起等[14-15]发现钾盐对NC/TMETN双基推进剂的燃烧性能影响较大,使推进剂压强指数大幅度增加,原因是钾盐与铅的氧化物在推进剂熄火表面形成了PbF6,从而完全破坏了铅化物的催化作用。

1.3 TMETN对推进剂安全性能的影响

有关TMETN热分解特性的研究主要集中在分解峰温、分解曲线、放热焓、活化能以及压力对TMETN热分解性能的影响及分解时键的断裂[16-17]。TMETN的分解特性与硝化甘油不同。常压下,TMETN有一个分解放热峰,在有压力的情况下,TMETN有一主一次两个分解放热峰,随着压力的增大,分解峰温和放热量都随着压力的增大而增大。在常压0.1MPa下,TMETN的分解峰温为202.3℃,活化能为165.6kJ/mol,TMETN分解的初始步骤也是O—NO2断裂,释放出NO2,6MPa时TMETN的活化能降为119.2kJ/mol。

从表1[7]可以看出,几种钝感增塑剂的钝感性能均优于NG,但是挥发性都大于NG,挥发性大小排序为:BuNENA

TMETN能大幅度降低双基系推进剂的机械感度。含有NG和RDX等组分的改性双基推进剂具有较高的冲击波感度,当配方中感度较高的NG和RDX被感度较低的TMETN和FOX-7全部取代时,隔板值(用来表征爆轰危险等级,隔板值越低表明安全性越高)由41.4mm降至16.5mm,降幅达60%[18]。同时,用TMETN取代NG是降低双基推进剂撞击感度的重要途径,当TMETN的质量分数分别为0、10%、20%和30%时,推进剂的特性落高(2kg落锤)对应为27.4、41.4、44.7和59.6cm[19]。

张超等[8]经过试验研究发现NC/TMETN质量比为1.3∶1.0时推进剂撞击感度为67.7cm,摩擦感度为4%,比NC/NG推进剂感度大幅度下降。

可以看出,TMETN能显著降低推进剂的机械感度,TMETN基推进剂的燃烧性能可调节范围广,但是存在对NC塑化能力不够的问题,需要引入质量分数40%以上的NG才能达到良好的塑化效果。

2 硝氧乙基硝胺类典型增塑剂BuNENA在推进剂中的应用

硝氧乙基硝胺(R-NENA)兼有硝胺基和硝酸酯基两种基团,R可以是甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基等[5],其相关性能见表2[20]。R-NENA系列增塑剂中,大多数熔点较高、挥发性大,但丁基-硝氧乙基硝胺(BuNENA)的熔点最低、挥发性小,BuNENA玻璃化温度-82℃,分子结构见图3[7,21]。

表2 硝氧乙基硝胺类(NENA)系列产品的理化性能

图3 BuNENA分子结构图

BuNENA对硝化纤维素(NC)的溶塑效果好、挥发性较低,可作为钝感增塑剂用于NC基推进剂和GAP基推进剂配方[22-25]。DENG等[26]研究了3种键合剂对GAP、BuNENA、HMX、AP和Al为主要组分的高能推进剂体系力学性能的影响。RodriaoI Caro等[27]研究了以HTPE、BuNENA、HMX、AP和N-3200为主要组分的高能推进剂制备工艺和性能,可以看出,BuNENA已应用于HTPE推进剂。

2.1 BuNENA对推进剂力学性能的影响

齐晓飞等[28]采用MD方法对比发现,BuNENA比NG对NC的混溶性更好。赵昱等[29]研究了BuNENA对改性聚叠氮缩水甘油醚(GAP)胶片力学性能的影响,发现GAP黏合剂胶片的增塑比由0.6增至1.6,胶片的拉伸强度由0.22MPa降至0.06MPa。增塑比超过1.8时,胶片过软无法成型。

赵本波等[30]研究表明,BuNENA替代NG后,双基推进剂50、20和-40℃断裂伸长率均提高,尤其是低温断裂伸长率可达13.63%,是NG/NC推进剂的1.63倍。

Kalapcrao等[31]研究了BuNENA在AP/Al/RDX基推进剂、NC/NG基推进剂、NC/NG/RDX基推进剂中的应用,BuNENA替换AP/Al/RDX改性双基推进剂中质量分数5.97%的DEP,延伸率从15.0%增至19.0%,拉伸强度保持不变。在双基推进剂中采用BuNENA替代DEP,推进剂中DEP质量分数为7%,BuNENA分别取代3.5%和7%时对推进剂的影响为:延伸率从10.2%先增至10.3%然后降至7.9%,拉伸强度从1323N/mm2先降至1294N/mm2再增至1480N/mm2。NC/BuNENA/RDX(含质量分数15%RDX)推进剂延伸率为23.2%。

EvaLandsem等[32]研究了HMX-GAP-BuNENA基推进剂的性能。配方(质量分数)为:60%HMX,21.7%GAP、9.54%BuNENA;其最大拉伸强度为0.33MPa,延伸率51.1%,模量为2.50MPa,黏度为43Pa·s。

2.2 BuNENA对推进剂能量性能及燃烧性能的影响

BuNENA对推进剂燃烧性能、力学性能的影响也得到了诸多关注。何利明等[32]通过研究认为,以GAP/NC/BuNENA/RDX/CL-20/Al为主体的钝感交联改性推进剂可以集高能(理论比冲2700N·s/kg)、钝感、低特征信号于一身。

Kalapcrao等[31]通过研究发现,BuNENA替换AP/Al/RDX改性双基推进剂中质量分数5.97%的DEP,推进剂的燃速、能量、力学性能、机械安定性都提高。其中7MPa的燃速从12.4mm/s提高到14.6mm/s,但5.0~7.0MPa压强区间的压强指数从0.49增至0.70;爆热从4536kJ/kg增至4927kJ/kg,相对增加8.6%,理论燃温基本不变,仅相差1℃。在双基推进剂中采用BuNENA替代DEP,推进剂中DEP质量分数为7%,BuNENA分别取代3.5%和7%,对推进剂的影响为:7MPa时燃速从7.5mm/s提高到9.0mm/s、9.4mm/s,但5.0~7.0MPa时压强指数从0.61先降至0.35再增至0.53;爆热从3746kJ/kg增至3801kJ/kg、4137kJ/kg,理论燃温基本不变,从1008K依次增加到1076K、1115K。NC/BuNENA/RDX(含质量分数15%RDX)推进剂7MPa时燃速为7.6mm/s,5.0~7.0MPa时压强指数为0.65;爆热为4431kJ/kg,理论燃温1227K。

EvaLandsem等[33]研究了HMX-GAP-BuNENA基推进剂的综合性能,配方(质量分数)为:60%HMX,21.7%GAP,9.54%BuNENA;燃速为6.3mm/s(6.9MPa),8.1mm/s(10MPa),压强指数为0.66,理论比冲2154N·s·kg-1,理论特征速度1345m/s。Thomas等[34]研究了含质量分数65%~70%HMX的HMX/GAP/BuNENA推进剂,6.9MPa的燃速在7.1~9.2mm/s之间,5~16MPa压强指数小于等于0.6。TomasL等[35]研究了含质量分数15%BuNENA的GAP/BuNENA/RDX/FOX-7的钝感无烟推进剂,认为该体系的冲击感度较低,在不加催化剂的情况下低压燃烧不稳定。

2.3 BuNENA对推进剂安全性能的影响

禄旭等[36]研究了BuNENA和NG的热分解特性,得出结论:BuNENA活化能(Ea)为124.15kJ/mol,指前因子(lnA)=25.92s-1;NG活化能(Ea)为108.01kJ/mol,lnA为22.16s-1。BuNENA的分解放热焓当升温速率为2.5、5、10、15℃/min时分别为2252.90、2325.31、2465.33、2499.75J/g。可以看出,BuNENA活化能比NG高,这意味着BuNENA的热安定性比NG好。

赵本波等[30]研究表明,双基推进剂中BuNENA取代NG后,推进剂的起始分解温度和第一分解阶段峰温由120.31℃和151.54℃分别提高至144.58℃和179.47℃,均提高24℃以上,且BuNENA/NC双基推进剂在80、90、100℃下的挥发速率常数均低于NG/NC推进剂。

BuNENA对推进剂的机械感度及易损性的影响同样得到了广泛关注。吴芳等[37]研究结果表明,BuNENA可显著降低PBT推进剂的机械感度,HMX质量分数控制在13%以下,BuNENA质量分数控制在12%以下,BuNENA/PBT/HMX推进剂危险等级评定为1.3级,理论比冲大于267s,玻璃化温度(Tg)为-65℃,-60~+70℃宽温力学性能优良。Murray等[38]开展了NG/BTTN含(—O—NO2)、2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物(A3)含(—C—NO2)、BuNENA含(—O—NO2和—N—NO2)3种典型增塑剂品种对PBT推进剂机械感度(撞击感度和摩擦感度)、静电感度3项安全性能影响研究,试验结果见表3。

表3 增塑剂品种对推进剂安全性能的影响

由表3可知,BuNENA作为增塑剂时推进剂的撞击感度和摩擦感度最低。

Murray等[38]分析认为,含能化合物在外界机械作用刺激下感度的大小与其分子中含能基团的性质、数量、分子键、分子静电势等有一定关系。硝基化合物的起爆过程取决于分子中优先断裂的弱键,称为“触发链”,键能从大到小的顺序为: —C—NO2>—N—NO2>—O—NO2[39]。—C—NO2键离解能在251~293kJ/mol之间,—N—NO2、—O—NO2的离解能一般约为167kcal/mol。但C或N上连接的硝基多于一个时,键的离解能会大幅降低[39-40]。配方组成固定时,增塑剂的品种对推进剂的机械感度、静电感度等安全性能影响很大。含有3个—O—NO2的小分子增塑剂NG/BTTN的机械感度和静电感度最高,每个分子含有2组—C(NO2)2的大分子增塑剂A3的机械感度和静电感度次之,含有1个—O—NO2和1个—O—NO2的中分子增塑剂BuNENA的机械感度最低,静电感度介于NG/BTTN和A3之间。因此,低感度的高能叠氮黏合剂PBT选择低感度的BuNENA增塑剂配伍,推进剂本体即具备良好的机械感度和静电感度。

赵本波等[30]通过研究发现BuNENA替代NG后,双基推进剂的特性落高(H50)由8.1cm提高至27.1cm,摩擦感度由94%降低至18%。

Kalapcrao等[31]等通过研究发现, BuNENA替换AP/Al/RDX改性双基推进剂中质量分数为5.97%的DEP,分解温度从180℃提高至183℃,特性落高从23.5cm增至27.0cm,摩擦感度从14.0%降至12.8%,理论燃温仅相差1℃。在双基推进剂中采用BuNENA替代DEP,推进剂中DEP质量分数为7%,BuNENA分别取代3.5%和7%,使推进剂分解温度从183℃提高至184℃、186℃,特性落高从23.5cm升至27.0cm、27.0cm,摩擦感度从36.0%降至28.8%、28.8%。NC/BuNENA/RDX(含质量分数15%RDX)推进剂分解温度为187℃,特性落高为27.0cm,摩擦感度为22.0%。

通过上述研究可以看出,BuNENA目前已在DB推进剂、CMDB推进剂及GAP基推进剂中进行了应用探索。BuNENA能降低推进剂的危险等级、机械感度,降低推进剂的热危险性,大幅度提升推进剂的力学性能尤其是低温力学性能,对硝化棉的增塑作用优于NG。有学者研究了增塑剂的钝感机制,认为主要决定于含能基团中易断裂的键类型及其数量。尚未深入研究如何同时兼顾能量和感度,这是今后应该重点发展的方向,可以指导新型含能钝感增塑剂的分子设计。

3 偕二硝基类典型增塑剂BDNPF/A在推进剂中的应用

偕二硝基类增塑剂含两个硝基,因为相对能量较高而受到重视[41]。偕二硝基类增塑剂的代表物质是BDNPF/A,双2,2-二硝基丙醇缩甲醛 (BDNPF)和双2,2-二硝基丙醇缩乙醛 (BDNPA)属于偕二硝基类增塑剂,能量较高,但由于其熔点较高,常温下为固体,在推进剂中使用会降低配方的低温力学性能。BDNPF/A增塑剂是BDNPF和BDNPA的等质量比混合物,BDNPF/A常温下为液体,常温下黏度为0.25Pa·s,较适合在钝感、高性能的推进剂和炸药配方中使用[42]。美国海军已将其用于北极星A-3潜地导弹一级发动机中[43]。

3.1 BDNPF/A对推进剂力学性能的影响

齐晓飞等[27]采用MD模拟方法,通过相同条件下的对比模拟试验表明:与NG相比,BDNPF/A与NC的混溶性更好。

王晓倩等[44]通过研究发现:BDNPF/A与2,2-二硝基丙醇正己酸酯(DNPH)复配后,复配增塑剂玻璃化转变温度有效降低,制备的PET弹性体的玻璃化转变温度可降至-83.1℃,PET推进剂玻璃化转变温度降至-67.1℃;通过调整固化参数和增塑剂比,推进剂低温(-55℃)的最大抗拉强度由6.020MPa降至3.393MPa,最大伸长率由5.4%提升至58.2%。

王旭波等[45]研究发现,在PET推进剂中采用BDNPF/A与BuNENA复配作为复合增塑剂取代BDNPF/A后,PET 推进剂具有较好的力学性能;常温(20℃)抗拉强度 0.956MPa,最大伸长率 75.0%,BSFΦ118比冲提高5.4s;玻璃化转变温度低于-60℃;60℃老化12周后常温抗拉强度为0.651MPa,降低了39.8%,最大伸长率为52.1%,降低了28.0%。

Gore等[46]研究发现,BDNPF/A引入CMDB推进剂中后推进剂的抗拉强度由1.18MPa增至1.37MPa,但是延伸率由36%降低至22%。

3.2 BDNPF/A对推进剂能量性能及燃烧性能的影响

Gore等[47]研究表明,在AP-CMDB推进剂中引入BDNPF/A替代DEP后推进剂1.9、2.9、4.9、6.8、8.8、10.8MPa压强下的燃速均大幅度提高,其中10.8MPa的燃速从19.8mm/s提高到29.2mm/s, 替代后推进剂的比冲从248s提高到254s,提高了6s。在AP/Al-CMDB推进剂引入BDNPF/A替代DEP后推进剂1.9、2.9、4.9、6.8、8.8、10.8MPa压强下的燃速均有增加,其中10.8MPa时燃速从27.6mm/s提高至31.2mm/s,替代后推进剂的比冲也从257s提高至262s,提高了5s。在RDX-CMDB推进剂中引入BDNPF/A替代DEP后推进剂在6.8~10.8MPa时燃速增加0.7~0.9mm/s,比冲从244s增至254s。在RDX-CMDB推进剂中引入BDNPF/A替代DEP后推进剂的热分解第一、第二分解峰温分别从199.6、226.4℃分别变化为196.6、228.8℃(升温速率为5℃/min),在AP/DEP推进剂中引入BDNPF/A替代DEP后,推进剂的分解峰温由179.0℃变化为174.0℃。

Gore等[46]研究还发现,加入BDNPF/A后,DB和CMDB推进剂燃烧时表面可形成热的反作用力,促进凝聚相的分解,从而提高推进剂的燃速。BDNPF/A引入CMDB推进剂中,4.9、6.8、10.8MPa燃速分别从9.2、11.0、14.5mm/s增至12.3、15.2、20.0mm/s,推进剂的氧平衡由-26%增至-15%。

Eisele等[48]研究发现,铝基聚二甲基氧硅烷(PDMS)推进剂在10MPa时燃速为600mm/s,引入BDNPF/A后推进剂的燃速提高到660mm/s,相对提高约10%。

3.3 BDNPF/A对推进剂安全性能的影响

Gore等[46]研究表明,在RDX-CMDB推进剂中引入BDNPF/A替代DEP后推进剂的热分解第一、第二分解峰温分别从199.6、226.4℃分别变化为196.6、228.8℃(升温速率为5℃/min),在AP/DEP推进剂中引入BDNPF/A替代DEP后,推进剂的分解峰温由179.0℃变化为174.0℃。

Gore等[47]对BDNPF/A进行了敏感性能测定并与其他增塑剂进行了比较,NG的撞击感度(特性落高)为1cm,DEP、BDNPF、BDNPA的特性落高为170cm,NG-DEP以及NG-BDNPF/A的特性落高分别为90和85cm。可以看出,BDNPF及BDNPA的撞击感度比NG优良,与惰性增塑剂DEP相当。与NG组合形成混合硝酸酯,BDNPF/A与DEP的撞击感度效果相当。

尽管BDNPA/F自身及应用于推进剂后的机械感度都较低,但其一个重要缺点为BDNPA化学和热稳定性较差。在150℃真空下加热48h,BDNPF基本保持不变,而BDNPA至少分解30%,形成了新的固体和液体产物,接着进一步分解,并且BDNPA比BDNPF对酸性水解敏感[49-50]。为了解决BDNPF/A热稳定性的问题,研究人员又开发了2,2-二硝基-1,3-二硝氧基丙烷 (NPN)等新的偕二硝基类增塑剂,但NPN的热稳定依然没有得到解决[51-52]。

综上所述,BDNPF/A使CMDB推进剂拉伸强度提高,延伸率下降;在能量及燃烧性能方面,在RDX-CMDB中加入BDNPF/A改性后,有效提高了推进剂的氧平衡、爆热及比冲,在AP-CMDB推进剂中采用BDNPF/A替代DEP,燃速大幅度提高。在安全性方面,NG-BDNPF/A撞击感度与NG-DEP相当。BDNPF/A钝感性能优良,与DEP相当;BDNPF/A引入推进剂后提高了燃速、能量及拉升强度,但是也存在缺点:热稳定性不够,这影响了其在推进剂中的应用。从偕二硝基类典型增塑剂的发展及应用还可以看出,增塑剂的熔点等辅助性能对推进剂力学性能也有重要影响,熔点高导致增塑剂在常温下是固体,增塑能力差,带来推进剂的力学性能差,分散性、均匀性都存在问题,影响了其在推进剂中的应用。

4 总结与展望

含能钝感增塑剂优异的钝感性能和较高的能量使其作为NG的替代者,可以大幅度降低推进剂的机械感度,并且具有优秀的热稳定性;作为惰性增塑剂的替代者时,可以大幅度提高推进剂的能量,能提高推进剂的燃速,可有效解决推进剂能量与钝感的矛盾,并且力学性能、燃烧性能优良。但也存在一些问题:有的含能钝感增塑的能量与NG相比较低;钝感机理研究不透彻;有些含能钝感增塑剂对推进剂增塑效果较差,增塑能力不足。随着武器装备的发展,对弹药的钝感性能要求越来越高,含能钝感增塑剂必然发挥更大的作用,建议以下几方面可作为今后研究的重点:

(1)加强含能钝感增塑剂的钝感机理研究。含能钝感增塑剂的钝感机理研究较少,钝感机理可以指导后续含能钝感增塑剂的研发,可以合成出高能与钝感并存的增塑剂,提高武器装备的低易损性。

(2)加强含能钝感增塑剂对固体推进剂的塑化机理和增塑效能的研究。增塑剂增塑效果的优劣直接影响推进剂的力学性能,从而影响推进剂中加入高能炸药的最高含量,因此应加强塑化机理方面研究,从而提高其增塑效能。

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