齐晓飞, 严启龙, 刘 萌, 胡 米

(西安近代化学研究所, 陕西 西安 710065)

1 引 言

硝化纤维素(NC)是改性双基推进剂的粘结剂基体,它对能量的贡献比复合推进剂与硝酸酯增塑聚醚推进剂的惰性粘结剂组分(端羟基聚丁二烯、聚乙二醇和环氧乙烷/四氢呋喃共聚醚等)要大得多。但由于NC分子结构为刚性,其玻璃化转变温度较高,且它的常用增塑剂硝化甘油(NG)感度高,导致改性双基推进剂低温易脆变和感度较高,限制了该类推进剂的应用。在这种背景下,寻求并应用含能增塑剂替代NG[1-2],已成为改性双基推进剂进一步发展的关键。

在众多含能增塑剂之中,1,5-二叠氮-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)因具有感度低、能量高、热稳定性好、凝固点低且燃烧气体分子量小等优点[3],已成功应用于发射药并改善其低温力学性能[4-6],这为DIANP应用于改性双基推进剂提供了一定的借鉴。在前期工作中[7],本课题组通过分子动力学模拟方法研究了DIANP对NC力学性能的影响及其作用机理,发现DIANP降低NC刚性、增强其塑性的效果比NG更为显著,替代NG后可有效改善推进剂的力学性能,因此, DIANP在改性双基推进剂中极具应用前景。

由于改性双基推进剂依靠增塑剂溶塑NC而固化成型,因此研究DIANP对NC的溶塑作用对于推进剂工艺参数的确定具有重要意义,同时也是进一步研究推进剂其他性能的基础所在。本研究采用动态流变实验和扫描电子显微镜对比了DIANP和NG溶塑NC的速率和效果,并通过分子动力学和介观动力学模拟在微、介观尺度揭示两种增塑剂对NC溶塑作用存在差异的原因,以期为DIANP推广应用于改性双基推进剂提供参考。……