NEPE推進(jìn)劑.ppt

新型固體推進(jìn)劑硝酸酯增塑聚醚（NitrateEsterPlasticizedPolyether）推進(jìn)劑,一、概述固體推進(jìn)劑為本身含有氧化劑和燃燒劑，能夠通過(guò)有規(guī)律地燃燒釋放出大量熱量和氣體、完成槍炮彈丸發(fā)射和推動(dòng)火箭前進(jìn)的固態(tài)致密材料。固體推進(jìn)劑的發(fā)展始于19世紀(jì)末20世紀(jì)初的雙基推進(jìn)劑和20世紀(jì)中葉的復(fù)合固體推進(jìn)劑，在整個(gè)發(fā)展歷程中，在軍事需求強(qiáng)有力牽引下，隨著化學(xué)工業(yè)等學(xué)科的發(fā)展，歷經(jīng)多次變革，形成了當(dāng)前的現(xiàn)狀。從其發(fā)展歷程上來(lái)看，能量始終是固體推進(jìn)劑追求的最重要目標(biāo)。其發(fā)展更替的每一次進(jìn)步都伴隨著能量水平的進(jìn)一步提高。,固體推進(jìn)劑發(fā)展歷程,雙基推進(jìn)劑與復(fù)合推進(jìn)劑的比較,NEPE推進(jìn)劑概述,NEPE推進(jìn)劑，全稱為硝酸酯增塑聚醚推進(jìn)劑（NitrateEsterPlasticizedPolyether）。它于20世紀(jì)70年代末由美國(guó)赫克力斯公司研制成功，80年代初開(kāi)始使用的一種新型硝胺類固體推進(jìn)劑，是當(dāng)今世界上公開(kāi)報(bào)道中，已獲得應(yīng)用的能量最高的固體推進(jìn)劑。NEPE推進(jìn)劑是在傳統(tǒng)復(fù)合固體推進(jìn)劑和雙基推進(jìn)劑的基礎(chǔ)上，綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)，即充分發(fā)揮復(fù)合固體推進(jìn)劑中聚氨酯粘合劑低溫力學(xué)性能好及雙基推進(jìn)劑中硝酸酯增塑劑能量高的特點(diǎn)，同時(shí)加入大量的高能炸藥，如奧克托今（HMX）和黑索金（RDX），從而制造的一種新型高能推進(jìn)劑。NEPE推進(jìn)劑能量水平顯著高于現(xiàn)有的各種推進(jìn)劑，且力學(xué)性能良好，工藝、彈道劑安全貯存性能滿足生產(chǎn)和武器使用要求，應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈武器可以達(dá)到增加射程的目的，無(wú)論在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器上都有廣闊的應(yīng)用前景。美國(guó)已將此推進(jìn)劑分別裝配在MX、三叉戟、侏儒洲際導(dǎo)彈七臺(tái)導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)上。,NEPE推進(jìn)劑的基本組成,NEPE用大量硝酸酯增塑而使推進(jìn)劑獲得高的能量水平，又保留了高彈性三維網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，賦予推進(jìn)劑優(yōu)異的力學(xué)性能，打破了傳統(tǒng)的雙基、改性雙基與復(fù)合推進(jìn)劑的界限，形成了一類新型的推進(jìn)劑。關(guān)鍵：將可以為硝酸酯增塑的高分子化合物（如：脂肪族聚酯（-聚己內(nèi)酯，聚己二酸乙二醇酯）、脂肪族聚醚（聚乙二醇PEG）等）作為粘合劑應(yīng)用于推進(jìn)劑中。,美國(guó)5種戰(zhàn)略導(dǎo)彈用推進(jìn)劑,3種使用了NEPE推進(jìn)劑,二、NEPE推進(jìn)劑粘合劑系統(tǒng),常用于NEPE推進(jìn)劑的粘合劑有：聚乙二醇(PEG)，環(huán)氧乙烷四氫呋喃共聚物(PET)，聚己二酸乙二醇酯，聚一己內(nèi)酯等。NEPE推進(jìn)劑一般是以聚乙二醇(PEG)作為粘合劑的，因?yàn)镻EG與硝酸酯增塑劑之間的互溶性非常好，可以提高含能增塑劑在推進(jìn)劑中的含量，而且通過(guò)固化形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有良好的力學(xué)性能。對(duì)于PEG粘合劑來(lái)說(shuō)，雖然與NG的相溶性非常好，但由于結(jié)晶度過(guò)高，導(dǎo)致體系發(fā)生相分離，影響推進(jìn)劑的性能。聚-己內(nèi)酯也是較好的一種NEPE推進(jìn)劑粘合劑，但是它內(nèi)能低，固體填量小。印度炸藥研究與發(fā)展研究所例用端羥基聚丁二烯和己內(nèi)酯合成新型嵌段共聚物，該粘合劑固體填量高，與NG相溶性好，能量水平接近于雙基推進(jìn)劑，是一種高性能NEPE推進(jìn)劑粘合劑。,環(huán)氧乙烷-四氫呋喃共聚醚（PET）由于四氫呋喃鏈節(jié)的引入，在合適的共聚比下，可以破壞分子鏈的規(guī)整性。共聚的結(jié)果，其空間位阻參數(shù)值比PEG大，說(shuō)明就單條分子鏈而言，PET的柔性不如PEC。由于氧原子周圍沒(méi)有其它的原子和基團(tuán)，CO鍵的存在使非近鄰原子之間的距離比CC鍵上非近鄰原子之間的距離大，故CO鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)比CC鍵容易。與PEG相比，PET的分子鏈中存在更多的CC鍵，CO鍵的濃度自然就低，所以其單條分子鏈的柔性略差。從四氫呋喃均聚物PTMG的其空間位阻參數(shù)值比PET大(CC鍵濃度更高，C一O鍵濃度更低)，也可以證實(shí)這一推斷。雖然單條PEG分子鏈的柔性比PET好，但由于PEC分子鏈的結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，使之在常溫下即處于結(jié)晶態(tài)，只有在高度增塑的無(wú)定形狀態(tài)下才能用作推進(jìn)劑的粘合劑，且推進(jìn)劑的低溫力學(xué)性能不佳；相比之下，PET單條分子鏈的柔性略差，但由于分子鏈的規(guī)整性被破壞，在較低溫度下也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶，故以PET為粘合劑的NEPE推進(jìn)劑具有良好的低溫力學(xué)性能。,NEPE推進(jìn)劑采用硝酸酯增塑劑，如硝化甘油(NG)、1，2，4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)、二縮三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)以及它們的混合物等，近年來(lái)國(guó)外又在研究NENA（硝酸酯基乙基硝胺）的新型增塑劑在NEPE推進(jìn)劑中進(jìn)行使用。NEPE推進(jìn)劑中增塑劑的含量較高，與粘合劑預(yù)聚物的質(zhì)量比，即增塑比一般為2.42.9。硝酸酯增塑劑既能提高推進(jìn)劑的能量，又能降低粘合劑的玻璃化溫度Tg，從而能有效防止推進(jìn)劑的低溫脆變，使其具有較好的低溫力學(xué)性能。,二、NEPE推進(jìn)劑粘合劑系統(tǒng)1、對(duì)粘合劑的要求2、預(yù)聚物與硝酸酯的混溶能力3、預(yù)聚物結(jié)晶的傾向性4、液態(tài)硝酸酯的凍結(jié)性能,1）粘合劑預(yù)聚物本身具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，與推進(jìn)劑各組分特別是含能添加劑之間具有良好的相容性；,2）高分子預(yù)聚物與硝酸酯之間應(yīng)該具有盡可能高的互溶能力，在推進(jìn)劑制造、使用及貯存溫度條件下，當(dāng)增塑比2.8時(shí)，不產(chǎn)生相分離，硝酸酯本身不會(huì)凍結(jié)，以保證在低溫情況下增塑劑不脆變。,預(yù)聚物及硝化甘油溶度參數(shù)比較,改變環(huán)氧乙烷四氫呋喃共聚物P（E/T）中單體環(huán)氧乙烷的含量，將有利于提高此預(yù)聚物的混溶能力。隨EO鏈節(jié)比的下降，PET與硝酸酯的互溶能力降低。,在增塑聚合物體系中，結(jié)晶是相分離的驅(qū)動(dòng)力。因此，粘合劑預(yù)聚物的結(jié)晶行為會(huì)降低所制成的推進(jìn)劑的應(yīng)變能力和改變其與增塑劑的互溶能力，從而影響推進(jìn)劑的使用溫度范圍。一般來(lái)說(shuō)，聚合物鏈的柔順性越好，規(guī)整度越高，其結(jié)晶傾向性越大。,向PEG分子鏈中無(wú)規(guī)地引入四氫呋喃結(jié)構(gòu)單元，所形成的共聚醚的結(jié)晶行為基本上消失。,以為結(jié)構(gòu)單元的PEG屬結(jié)構(gòu)規(guī)整而柔性良好的聚合物，當(dāng)數(shù)均摩爾質(zhì)量高于500時(shí)，其分子鏈無(wú)論以線型或折疊型存在，都具有很高的結(jié)晶能力，生成由片晶束形成的球晶。,PET-環(huán)氧乙烷四氫呋喃五規(guī)共聚醚,液態(tài)硝酸酯的應(yīng)用是保證NEPE推進(jìn)劑獲得高能量水平的一項(xiàng)重要措施。硝酸酯凍結(jié)的后果：使推進(jìn)劑形變能力明顯下降（發(fā)生脆變），推進(jìn)劑的撞擊和摩擦感度升高，嚴(yán)重危機(jī)推進(jìn)劑的安全使用。,TMETN增塑的HMX聚醚推進(jìn)劑的力學(xué)性能,NG對(duì)推進(jìn)劑脆化的影響,避免推進(jìn)劑低溫脆變的方法：選擇和配置凍結(jié)點(diǎn)盡可能低的液態(tài)硝酸酯。硝酸酯增塑劑的熔點(diǎn),由低共熔點(diǎn)原理，將兩種硝酸酯互相混合，將會(huì)形成低于原單一硝酸酯的熔點(diǎn)，利用此方法可以在較低溫度范圍內(nèi)獲得不凍結(jié)的混合硝酸酯，從而抑制推進(jìn)劑中的低溫脆變?；旌舷跛狨サ娜埸c(diǎn),當(dāng)控制兩種硝酸酯的質(zhì)量比為50/50時(shí)，無(wú)論由NG與BTTN或NG與DEGDN組成的混合物，它們的熔點(diǎn)分別達(dá)到了最低值。這是目前NEPE推進(jìn)劑都使用混合硝酸酯為增塑劑的原因。,三、NEPE推進(jìn)劑的性能1、能量特性2、力學(xué)性能3、燃燒性能4、安全性能,主要影響因素：固體填料（HMX，Al，AP）的含量及其比例；含能增塑劑與粘合劑聚合物的比值（Wpl/Wpo）固化體系的組成；其它功能助劑（如燃燒性能調(diào)節(jié)劑）的性質(zhì)及用量,當(dāng)選擇AP-HMX-Al為固體填料、NG/BTTN為增塑劑時(shí)，無(wú)論以PEG或P（E-CO-T）為粘合劑預(yù)聚物。所獲得的推進(jìn)劑的標(biāo)準(zhǔn)理論和實(shí)測(cè)比沖的最高值相似，而且比沖隨著配方中的固體含量及其配比、增塑比的變化規(guī)律也相同。其規(guī)律為：理論比沖隨著AP、HMX、Al三種固體的總含量的增加而上升，變化范圍為26082650Nskg-1，在固含量為60%至70%之間，比沖增值較大，在7075%之間曲線較為平緩。三種固體AP/HMX/Al之間的配比變化對(duì)推進(jìn)劑的比沖影響較顯著。當(dāng)Al為18%，AP為813%，HMX為4050%時(shí)，在相應(yīng)的總固體含量下，可獲得較高的比沖值。在NG與BTTN組成的混合硝酸酯中，NG比例的增加，有利于比沖的提高；在固含量一定的條件下，配方中提高混合硝酸酯與聚合物之間的質(zhì)量有利于提高比沖。,NEPE推進(jìn)劑的配方組成（）,在此條件下NEPE推進(jìn)劑的最高標(biāo)準(zhǔn)理論比沖達(dá)到2658NS/Kg，這是目前具有工程應(yīng)用價(jià)值的固體推進(jìn)劑中，能量水平最高的唯一品種。,力學(xué)性能影響因素：粘合劑基體的性質(zhì)（化學(xué)結(jié)構(gòu)、所生成的三維彈性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增塑劑的品種及含量）；固體填料與粘合劑基體之間的相界面情況。舉例：美國(guó)由PEG/NG-BTTN/AP/HMX/Al組成的NEPE推進(jìn)劑的力學(xué)性能為：,NEPE推進(jìn)劑力學(xué)性能的調(diào)節(jié)：1）改變粘合劑基體的承載能力2）增強(qiáng)填料（主要是HMX或RDX）與基體界面作用（即篩選鍵合劑）,影響NEPE推進(jìn)劑粘合劑基體承載能力的因素a、預(yù)聚物分子鏈的結(jié)構(gòu)及其平均摩爾質(zhì)量的大小與分布狀態(tài)b、異氰酸酯類固化交聯(lián)劑的性質(zhì)c、輔助交聯(lián)劑（如具有良好互溶性的多羥基大分子）的使用,一般來(lái)說(shuō)，使用平均摩爾質(zhì)量分布較窄的預(yù)聚物有利于獲得結(jié)構(gòu)較均勻的網(wǎng)絡(luò)，較適合的分散指數(shù)Mw/Mn在1.051.35之間。在以P（E/T）為預(yù)聚物的NEPE推進(jìn)劑中，提高預(yù)聚物的數(shù)均摩爾質(zhì)量，有利于提高推進(jìn)劑的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。P（E/T）數(shù)均摩爾質(zhì)量與推進(jìn)劑力學(xué)性能的關(guān)系,粘合劑的官能度對(duì)NEPE推進(jìn)劑的力學(xué)性能也有著重要的影響。本課題組的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：三官能度PET的加入可使固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能有一定的提高。當(dāng)異氰酸酯指數(shù)R(n(NCO):n(OH)為1.5時(shí)，三官能度的PET質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.5%時(shí)，制成的固體推進(jìn)劑的最大拉伸強(qiáng)度達(dá)0.57MPa，最大延伸率達(dá)56.76%，斷裂延伸率達(dá)66.37%，比不加三官能度PET的推進(jìn)劑最大拉伸強(qiáng)度提高了59%。20世紀(jì)80年代后期，美國(guó)研究開(kāi)發(fā)了多官能度聚醚型黏合劑三星型和四星型的聚氧化烯烴(PAO)黏合劑，不但能顯著提高NEPE高能固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能，而且其具有吸收能量的星型骨架結(jié)構(gòu)，從而能在一定程度上降低推進(jìn)劑的感度，提高安全性能。,目前，國(guó)內(nèi)黎明化工研究院也開(kāi)發(fā)成功了星型PAO黏合劑，并在NEPE推進(jìn)劑研究中得到應(yīng)用。制成的推進(jìn)劑有較好的力學(xué)性能(優(yōu)于二官能度PEG)，特別是高溫力學(xué)性能明顯提高?？捎米鞯鸵讚p高能NEPE推進(jìn)劑的黏合劑。,從形成三維網(wǎng)絡(luò)的要求出發(fā)，當(dāng)f=2的聚醚為預(yù)聚物時(shí)，固化劑f3。常用的固化交聯(lián)劑：用水改性的六次甲基二異氰酸酯（牌號(hào)N-100）。分子中包含脲基、縮二脲基、雙縮二脲基、三聚體異氰酸酯優(yōu)點(diǎn)：揮發(fā)性很小，毒性低，可溶于硝酸酯，并有適中的反應(yīng)能力，藥漿可以獲得較長(zhǎng)的適用期。,輔助交聯(lián)劑的作用：適當(dāng)增加網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度，在藥漿混合初期起到增稠作用，防止固體顆粒填料的沉降。輔助交聯(lián)劑CAB對(duì)推進(jìn)劑力學(xué)性能的影響,也可使用擴(kuò)鏈劑！,鍵合劑，又稱偶聯(lián)劑，是一種能增強(qiáng)復(fù)合材料中各組分之間，特別是無(wú)機(jī)填料與有機(jī)聚合物之間親合力的有機(jī)物質(zhì)。它的分子結(jié)構(gòu)中含有兩種不同結(jié)構(gòu)的活性基團(tuán)，一種基團(tuán)通常是與氧化劑等固體填料發(fā)生化學(xué)或物理作用；另一種基團(tuán)與粘合劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣通過(guò)鍵合作用使固體填料與粘合劑連接起來(lái)，從而提高推進(jìn)劑的力學(xué)性能。,Oberth-Kim的界面鍵合理論：1）充填復(fù)合物，無(wú)論填料是補(bǔ)強(qiáng)性的還是非補(bǔ)強(qiáng)性的，其拉伸破壞過(guò)程都有兩個(gè)階段：第一階段是內(nèi)聚破壞；第二階段是粘附破壞。2）內(nèi)聚破壞的特征是拉伸模量的拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)于復(fù)合物內(nèi)空洞的形成，即試件體積開(kāi)始脹大。產(chǎn)生空洞的臨界應(yīng)力與粘合劑種類、填料是否是補(bǔ)強(qiáng)性以及顆粒的大小無(wú)關(guān)，只與粘合劑的模量和顆粒的形狀有關(guān)。應(yīng)力場(chǎng)的分析表明：在顆粒沿拉伸方向又緊靠顆粒界面很近，位于粘合劑相內(nèi)的那些部位，應(yīng)力集中最厲害。而且在外載荷還不高的時(shí)候這些部位的應(yīng)力卻已提高，因此，這些部位容易產(chǎn)生內(nèi)撕裂，形成裂紋空洞。3）內(nèi)聚破壞向粘附破壞的轉(zhuǎn)變是裂紋向顆粒表面擴(kuò)展引起的。如果緊靠界面的粘合劑模量很低（軟而弱）時(shí)，則界面脫濕和剝離很容易發(fā)生。4）只要能延滯空洞的形成，阻止裂紋由粘合劑相向顆粒表面的擴(kuò)展，提高顆粒界面抗剝離的能力，都可以提高充填彈性體的力學(xué)性能。據(jù)此，提出在顆粒界面形成一個(gè)硬而韌的高模量粘合劑殼層，殼層內(nèi)的模量最好呈一定的梯度分布，實(shí)現(xiàn)這一目的，在技術(shù)上可通過(guò)添加鍵合劑達(dá)到，當(dāng)然，顆粒表面預(yù)包覆也可以達(dá)到這一功效。,OberthA.E.提出，鍵合劑分子必須具備三方面的功能：1）能聚集在推進(jìn)劑中充填的固體顆粒表面上；2）能與固化劑或自身發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而在顆粒表面上形成一個(gè)硬而韌的聚合物外殼層；3）能剩下足夠的官能團(tuán)，以形成主化學(xué)鍵，使粘合劑網(wǎng)絡(luò)與上述硬殼層鍵合起來(lái)。,KimC.S.對(duì)NEPE推進(jìn)劑用鍵合劑的功能又提出了以下補(bǔ)充：1）采用中性鍵合劑，不得顯酸、堿性，也不要使用硝化棉（NC），因?yàn)樗苡谙跛狨?，無(wú)法實(shí)現(xiàn)相分離沉積；2）用聚合物鍵合劑，不采用小分子，目的是增多顆粒表面上的作用部位數(shù)目；3）半經(jīng)驗(yàn)和半定量分子設(shè)計(jì)法，即用降溫分離沉積包覆原理達(dá)到鍵合的目的。,1）氮丙啶及其衍生物這類化合物除含有氮丙啶環(huán)外，還有極性的和（或）基團(tuán)，常見(jiàn)的氮丙啶鍵合劑如下表所示。這類鍵合劑既可單獨(dú)使用，也可與其它鍵合劑組合使用。它們不僅能改善固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能，而且能使推進(jìn)劑藥漿的粘度顯著下降、燃燒性能穩(wěn)定。但多數(shù)化合物在室溫下不穩(wěn)定，需要在低溫下（-15以下）貯存。,常見(jiàn)的氮丙啶鍵合劑,2）烷醇胺及其衍生物烷醇胺鍵合劑是指分子中含有多個(gè)羥基和胺基的小分子極性化合物。烷醇胺化合物如三乙醇胺（TEA）是常用的鍵合劑，其作用機(jī)理是：首先，烷醇胺與AP通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成銨鹽離子鍵而牢固地吸附在其表面，然后，銨鹽中的羥基與異氰酸酯固化劑反應(yīng)，進(jìn)入粘合劑體系，增強(qiáng)了AP與粘合劑之間的粘結(jié)強(qiáng)度。由于反應(yīng)中有氨氣放出，導(dǎo)致固體推進(jìn)劑多孔，因此常使用的鍵合劑是它與路易斯酸BF3的絡(luò)合物或改性過(guò)的烷醇胺衍生物。,3）多胺及其衍生物多胺及其衍生物是聚氨酯推進(jìn)劑的有效鍵合劑，其通式為X2H（CH2CH2NX）nCH2CH2NX2，式中為112，為氫、氰乙基、羥丙基或它們的混合物。通常采用氰乙基取代的四乙撐五胺及二羥丙基取代的四乙撐五胺作為鍵合劑。多胺類鍵合劑對(duì)聚丙撐聚醚聚氨酯推進(jìn)劑常溫力學(xué)性能的影響,4）有機(jī)硅烷類這類鍵合劑常以包覆AP的方式加入到推進(jìn)劑中，其通式為X3Si（CH2）nY。式中X是可以水解的基團(tuán)，Y是能與粘合劑母體發(fā)生反應(yīng)的活性基團(tuán)。,5）有機(jī)鈦酸酯類這類鍵合劑用于固體推進(jìn)劑是近年才發(fā)展起來(lái)的，其通式為Ti（OR）4，其中是能水解的有機(jī)基團(tuán)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在苯乙烯-二烯共聚物為粘合劑、AP為氧化劑的熱塑推進(jìn)劑中加入0.1%1.0%的鈦酸酯鍵合劑能增強(qiáng)熱塑彈性體與氧化劑之間的粘結(jié)，大幅度提高推進(jìn)劑的高、低溫及常溫力學(xué)性能。一般認(rèn)為這類鍵合劑的作用機(jī)理是：Ti（OR）4在AP氧化劑表面吸收空氣中的水分發(fā)生水解，形成聚合物并通過(guò)化學(xué)作用或物理吸附與粘合劑相連，以提高推進(jìn)劑內(nèi)部界面的粘結(jié)強(qiáng)度。,6）海因類式中，R為：，,7）二茂鐵化合物二茂鐵化合物常用作復(fù)合固體推進(jìn)劑的燃速調(diào)節(jié)劑，但隨著改性技術(shù)的發(fā)展，二茂鐵化合物也可作為聚氨酯推進(jìn)劑的一種優(yōu)良鍵合劑。用作鍵合劑的二茂鐵化合物中通常含有、等活性基團(tuán)。這些基團(tuán)都具有較強(qiáng)的極性,通過(guò)與ClO4的靜電作用而吸附在氧化劑AP的表面，同時(shí)又能與丁羥膠中的端羥基形成強(qiáng)烈的氫鍵作用，從而使無(wú)機(jī)氧化劑顆粒與有機(jī)聚合物母體緊密地粘結(jié)在一起，顯著改善了推進(jìn)劑的力學(xué)性能。,8）中性聚合物鍵合劑復(fù)合固體推進(jìn)劑中所采用的鍵合劑通常是小分子極性化合物，美國(guó)學(xué)者Kim于1990年把聚合物大分子引入到鍵合劑中，提出了中性聚合物鍵合劑（NPBA）的概念，其分子通式為：式中x、y、z可由共聚時(shí)原料的配比來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于高能推進(jìn)劑配方加入了大量極性增塑劑，溶解了一部分極性填料，使得填料與粘合劑基體之間形成了軟的界面層，導(dǎo)致力學(xué)性能變差。一般的小分子鍵合劑難以遷移到界面上，起不到鍵合作用。中性聚合物鍵合劑中因含有多個(gè)作用點(diǎn)，與極性填料有極強(qiáng)的親和力，它的多個(gè)活潑羥基在填料表面形成高度交聯(lián)的過(guò)渡層，并與聚合物基體化學(xué)交聯(lián)，從而提高界面的粘結(jié)強(qiáng)度。,9）惡唑啉多官能度的惡唑啉作為固體火箭推進(jìn)劑的鍵合劑，是最近才發(fā)展起來(lái)的。它在酸性氧化劑AP存在的條件下發(fā)生聚合反應(yīng)，從而在AP表面形成一層高模量的抗撕裂層，而且聚合產(chǎn)物中的活性基團(tuán)又與粘合劑體系進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)而進(jìn)入聚合物基體中，提高氧化劑顆粒與粘合劑的粘結(jié)強(qiáng)度。,本課題組也進(jìn)行了固體填料對(duì)推進(jìn)劑力學(xué)性能的影響研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：經(jīng)彈性體包覆CL-20后，對(duì)推進(jìn)劑的力學(xué)性能有了較大改善，抗拉強(qiáng)度與最大延伸率均有明顯提高，m最大提高了47%，m最大提高了184%。在b/m的對(duì)比中可看到，彈性體包覆CL-20后推進(jìn)劑斷裂延伸率與最大延伸率的比值較未包覆CL-20時(shí)有了較大降低，說(shuō)明彈性體包覆Cl-20能有效增強(qiáng)CL-20與粘合劑基體間的相互作用，從而改善推進(jìn)劑的“脫濕”。,TPU包覆CL-20對(duì)含CL-20的NEPE推進(jìn)劑力學(xué)性能影響,由于NEPE推進(jìn)劑在組成結(jié)構(gòu)上與交聯(lián)改型雙基推進(jìn)劑近似，因而在燃燒性能方面兩者也相仿，即燃速可以通過(guò)配方的爆熱（主要是該百年硝酸酯的含量）、氧化劑AP的粒度來(lái)調(diào)節(jié)，而燃速壓力指數(shù)則主要受硝銨（如RDX/HMX）的影響。在NEPE推進(jìn)劑中，RDX或HMX的含量一般控制在4045%之間，此時(shí)推進(jìn)劑的壓力指數(shù)偏高，在不使用催化劑是，壓力指數(shù)在0.80左右，因此降低燃速壓力指數(shù)是NEPE推進(jìn)劑性能調(diào)節(jié)中的主要問(wèn)題。,由于使用了大量的硝胺填料（HMX），NEPE推進(jìn)劑的燃速壓強(qiáng)指數(shù)（n）往往偏高，其值達(dá)0.84以上，原因是硝胺的加入使推進(jìn)劑的熱分解特性和燃燒區(qū)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變化，亮焰區(qū)溫度顯著升高，暗區(qū)厚度對(duì)壓力敏感性增加，導(dǎo)致壓強(qiáng)指數(shù)調(diào)節(jié)的困難，因此，有效地降低NEPE推進(jìn)劑的壓強(qiáng)指數(shù)成為研究中的一個(gè)難題。試驗(yàn)表明有機(jī)和無(wú)機(jī)鉛鹽，有機(jī)銅鹽以及它們與碳黑組成的復(fù)合催化劑對(duì)降低NEPE推進(jìn)劑壓強(qiáng)指數(shù)有較好的效果，而且降低n值的效果與硝酸酯的性質(zhì)有關(guān)，使用NG與BTTN混合也較單一使用NG時(shí)有更好的效果。,NEPE推進(jìn)劑的壓強(qiáng)指數(shù),NEPE推進(jìn)劑的壓強(qiáng)指數(shù),本課題組采用熱塑性聚氨酯彈性體，通過(guò)水溶液懸浮法將其包覆于六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20)，并對(duì)包覆后的CL-20分別進(jìn)行了DSC實(shí)驗(yàn)分析,研究了彈性體包覆CL-20對(duì)含CL-20的NEPE推進(jìn)劑燃燒性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)燃速壓強(qiáng)指數(shù)n降低了12%.,TPU包覆CL-20對(duì)NEPE推進(jìn)劑燃燒性能影響,包覆后使碳酸鉛緊密地分布在CL-20周圍，在推進(jìn)劑成形中催化劑針對(duì)性地分布在了CL-20周圍，從而提高了推進(jìn)劑燃燒時(shí)燃燒催化劑的利用效率。,配方中大量硝酸酯增塑劑和高能炸藥（HMX）的存在，使NEPE推進(jìn)劑在制造、貯運(yùn)中的安全性成為一個(gè)敏感的問(wèn)題。與高能改性雙基推進(jìn)劑相比，雖然配方中HMX的含量增高，但NEPE推進(jìn)劑的沖擊和摩擦感度并未上升，相反，由于使用液態(tài)預(yù)聚物PET和BTTN的結(jié)果，安全性質(zhì)還略有上升。,推進(jìn)劑的沖擊感度,6*為HMDB-9高能改性雙基推進(jìn)劑,推進(jìn)劑的摩擦感度,3*為HMDB-9改性雙基推進(jìn)劑,NEPE推進(jìn)劑既可用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈，也可用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。美國(guó)在其三叉戟(D-5)潛地戰(zhàn)略導(dǎo)彈的第一、二、三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和面空戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈“小懈樹(shù)”中采用了NEPE推進(jìn)劑。硝酸酯增塑聚醚的NEPE推進(jìn)劑是一種能量高、性能好的新型高能固體推進(jìn)劑，為固體推進(jìn)劑在導(dǎo)彈上使用開(kāi)辟了廣闊的前景。美國(guó)裝備了NEPE推進(jìn)劑的“三叉戟”導(dǎo)彈與“三叉戟”相比，第一、第二級(jí)推進(jìn)劑的能量有明顯提高，其比沖約提高510，密度增加0.030.05g/cm3。并具有射程遠(yuǎn)(達(dá)12000千米)，威力大(可攜帶12個(gè)15萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的分導(dǎo)式多彈頭)，精度高(圓公算偏差僅為90米)等特點(diǎn)。它攻擊軟目標(biāo)的效能比“三叉戟”導(dǎo)彈高約三分之二，而攻擊硬目標(biāo)的效能則要高達(dá)3-4倍，是當(dāng)代最具威攝力的潛基彈道導(dǎo)彈。,NEPE推進(jìn)劑的應(yīng)用,目前美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和日本等相繼投入大量人力財(cái)力開(kāi)展疊氮低特征信號(hào)NEPE推進(jìn)劑研究。在已有的報(bào)道中，法國(guó)將“GAP+CL-20”作為近期推進(jìn)劑研究的重點(diǎn)，美國(guó)已進(jìn)入了含CL-20的NEPE推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證階段。法國(guó)和德國(guó)均研制出了含GAP/CL-20的高能微煙NEPE推進(jìn)劑，不僅能量水平較高，且綜合性能優(yōu)良。俄羅斯和美國(guó)在含ADN的NEPE低特征信號(hào)推進(jìn)劑的研究中居于領(lǐng)先地位，美國(guó)海軍空戰(zhàn)中心武器分部研制的一種以ADN/NEPE為基的高能低特征信號(hào)推進(jìn)劑，其能量性能大大高于目前美國(guó)裝備的所有低特征信號(hào)推進(jìn)劑?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)外對(duì)NEPE低特征信號(hào)推進(jìn)劑已達(dá)到的實(shí)際水平及詳細(xì)情況仍然十分保密。但從已有的研究可以看出，新型含能材料在NEPE低特征信號(hào)推進(jìn)劑中的應(yīng)用研究是目前