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发射药干燥特性对力学性能的影响和单基药毛细管流变性能研究

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摘要

1.绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 发射药溶剂法工艺简介

1.2.1 塑化压伸成型

1.2.2 晾药

1.2.3 切药

1.2.4 驱除溶剂

1.3 发射药晾药驱溶工艺理论

1.3.1 干燥动力学

1.3.2 干燥速率测定方法

1.3.3 干燥速率曲线模拟

1.4 发射药的力学强度

1.4.1 发射药固体组份对力学性能的影响

1.4.2 发射药溶剂含量对力学性能的影响

1.4.3 发射药微结构对力学性能的影响

1.5 发射药的流变行为研究

1.5.1 发射药流变行为的理论基础

1.5.2 发射药加工流变行为研究现状

1.6 本论文研究的内容

2.发射药晾药驱溶过程的干燥特性

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 实验仪器

2.2.3 实验步骤

2.2.4 实验原理

2.3 结果与讨论

2.3.1 干燥曲线

2.3.2 干燥速率曲线

2.3.3 干燥速率曲线数值拟合

2.4 本章小结

3.溶剂含量对发射药力学性能的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验方法及目的

3.2.4 性能表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 三种发射药的力学性能研究

3.3.2 发射药断面的表观形态研究

3.3.3 发射药组分的热稳定性研究

3.4 本章小结

4.含多功能纳米材料的单基药毛细管流变性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2实验仪器

4.2.3 实验步骤

4.2.4 实验表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 溶剂含量对单基药流变性能的影响

4.3.2 温度对单基药流变性能的影响

4.3.3 剪切速率对单基药流变性能的影响

4.3.4 多功能纳米材料对单基药的流交性能的影响

4.4 本章小结

5.全文小结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的科研成果

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摘要

溶剂法是发射药加工的主要方法,应用也较为普遍。本文采用溶剂法制备了三种常见发射药:单基药、太根药和改性太根药。其中,改性太根药除了包含太根药的基本组分:硝化棉(NC)和二硝酸三乙二酯((TEGDN)以外,还含有高能固体组分黑索今(RDX)。为了研究这三者的晾药切药工艺理论,首先在自制自动称重装置中对单基药、太根药和改性太根药进行干燥实验,研究三者晾药驱溶工艺过程中的干燥特性;其次对不同溶剂含量的三种药片进行力学性能测试,并由扫描电镜(SEM)分析微观结构与力学性能的关系,探索三种发射药在切药工艺中的最佳溶剂含量;最后,采用毛细管流变仪分析了溶剂含量、温度、剪切速率及纳米缓蚀剂对单基药流变性能的影响。
  以上实验结果表明:恒定干燥条件下,单基药、太根药和改性太根药的干燥速率曲线均包括预热、降速干燥和恒重阶段。采用指数式和多项式分别对三种发射药进行干燥曲线拟合发现多项式模型适用于建立单基药的干燥数学模型,而指数式则适用于太根药和改性太根药;不同溶剂含量的单基药、太根药和改性太根药的拉伸和动态力学分析(DMA)实验表明随着溶剂含量的降低,三种发射药的拉伸强度均增大,断裂伸长率下降。结合晾药经验和实验结果,可以认为单基药、太根药和改性太根药的切药工艺的最佳溶剂含量分别为:5.8%-3.6%,9%-5.7%和9.7%-6.2%。通过微观结构分析可知,改性太根药因为含有RDX固体微粒,在外力作用下更易形成应力集中,导致力学性能下降。三种药片的热重分析表明:干燥特性和力学性能主要和溶剂含量有关。在单基药的毛细管流变实验中,单基药表现出假塑性流体特征。溶剂含量和温度越高,单基药的表观剪切粘度越小;另外,单基药溶剂含量越高,非牛顿指数n越大,单基药流体表观剪切粘度对剪切速率越敏感。含纳米缓蚀剂单基药的表观剪切粘度随纳米缓蚀剂的增加而降低,在这种单基药的塑化压伸过程中,可采用适当提高温度和溶剂含量的方法来降低药料的表观粘度,以改善药料加工流动均匀性。

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