推进剂是航天产品非常重要的组成部分,并且推进剂的危险性相对比较大,在储存、运输或使用的过程中出现不当时易发生燃烧、爆炸、中毒事故[3]。伴随人类社会的进步,我们对固体推进剂的能量的需求也有更加严格更加高的标准,因而开始向固体推进剂中加入了一些大剂量的高能量的炸药,并且为了提高燃烧速率,同时许多燃速催化剂也被添加进入固体推进剂,而且添加的药的种类也逐渐复杂,如果在生产、加工、运输、储存中因处置不当而发生事故,则事故将很难被控制,因此推进剂安全性是其研发阶段普遍关注的问题。 本文所研究的新配方固体推进剂主要成分为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、奥克托今(HMX)、AP、Al和增塑剂(BU),这里尝试采用较小的药量对某该固体推进剂进行热安全性方面的研究,获得样品的热稳定性特性,从而为指导该推进剂的在安全的储存、运输和使用中提供重要的技术参数。

1。2  国内外研究概况

1。2。1 关于推进剂热安全性方面的研究

1。2。2 热分析技术在物质热安全性方面的应用

1。3  课题研究的意义

固体推进剂因为本身含有氧化剂和燃烧剂的缘故,即使在氧气较少的情况下发生燃烧,燃烧反应依然非常剧烈,通过热分析对推进剂的研究,得到推进剂的热稳定性参数,可以为推进剂的生产、加工、运输、储存的安全措施提供理论依据,从而减少推进剂事故的发生。因此很有必要通过热分析方法对推进剂的热安全性进行评估。

1。4  本论文的工作

    本论文以该新配方的固体推进剂为研究对象,采用差示扫描量热(DSC)测试方法对其进行动态升温实验和等温实验,对其热分解进行测试,分析获得其动力学参数,进而对该样品的热安全性进行评估。具体工作有:

(1)选取不同的升温速率,利用DSC对推进剂进行实验,并且利用Kissinger法和Friedman方法计算热分解动力学参数活化能E和指前因子A。

(2)选择不同的温度进行等温DSC实验,运用Friedman法计算该推进剂在等温条件下的热分解动力学参数,并通过FEA模型推算其自加速分解温度SADT。

本文的章节内容如下:

    第一章,绪论部分,主要介绍对固体推进剂进行热安全研究的背景及意义、关于固体推进剂热安全的国内外研究状况,同时说明了本论文的主要工作。

第二章,对本文所使用的理论和方法进行介绍,主要包括DSC动力学原理及方法、自催化分解反应的原理,同时介绍了推算自加速分解温度(SADT)的模型:Semenov模型和FEA模型。

第三章,该新配方固体推进剂在动态升温条件下的热分解特性,在不同升温速率下,利用DSC对推进剂进行测定,并且运用两种不同的方法计算热分解动力学参数活化能E和指前因子A,并对其自催化特性进行初步的判断。

第四章,该新配方固体推进剂在等温条件下的热分解特性。根据在动态升温条件下进行的DSC实验的分析结果,选定适当的温度进行对该推进剂进行等温DSC实验,并且利用Friedman法计算该推进剂样品的热分解动力学参数,利用FEA模型估算样品在不同包装下的SADT。

第五章,结论,对本文的内容进行总结。

2  理论与计算方法

2。1  自催化分解反应

自催化分解反应是指在反应进程中反应的产物在接下来的反应中是反应的催化剂,可以是反应的速度变快,是一种在精细化工中经常出现的反应。自催化分解反应经常会伴随着大量的能量忽然释放,而且自催化分解反应通常是会由不知名的外部原因而意外的引发,这使得这类反应很难被预测发生,因而一旦自催化分解反应发生将很难控制并且危害巨大[22]。

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