含能材料热分析PDF电子书下载

第1章 热分析与热安定性和相容性 1

1.1 热分析的特征量 1

1.1.1 热分析定义和分类 1

1.1.2 发展简史和在含能材料中的应用历史 2

1.1.3 表征热分析曲线的特征量 2

1.1.4 热分析特征量的实验条件依赖性 4

1.1.5 所用仪器及一般的实验条件 14

1.2 热安定性 15

1.2.1 TG曲线比较法 15

1.2.2 等温TG曲线比较法 17

1.2.3 DSC或DTA曲线比较法 19

1.2.4 等温DSC或DTA曲线比较法 20

1.2.5 分解热烩与储存时间的关系 20

1.3 DSC或DTA研究含能材料的相容性 21

1.3.1 热分析研究含能材料相容性的原理和测试条件 21

1.3.2 以△Tp判据（标准）及评价的实例 22

1.3.3 以△Tp和动力学参数为判据（标准）及评价的实例 24

1.3.4 热分析评价含能材料相容性的优点和局限性 26

1.4 恒温热重法（TG）评价相容性 27

1.4.1 恒温热重法（TG）评价相容性的原理和优缺点 27

1.4.2 评价相容性的实例 27

参考文献 30

第2章 热物理常数的测定 32

2.1 比热容的测定 32

2.1.1 比热容测定的原理 32

2.1.2 测试的条件和步骤 32

2.1.3 几种含能材料及其相关物的比热容 33

2.2 导热系数的测定 35

2.2.1 导热系数测定的原理和步骤 35

2.2.2 几种含能材料及其相关物的导热系数 36

2.3 线膨胀系数的测定 37

2.3.1 测定线膨胀系数的原理 37

2.3.2 影响线膨胀系数测定的主要因素 38

2.4 熔点和熔融烩的测定 39

2.4.1 熔点和熔融烩测定的原理和步骤 40

2.4.2 标准物的测定和精确度 40

2.4.3 其他一些含能材料的测定 41

2.5 凝固点和过冷度的测定 43

2.5.1 定义和测定原理 43

2.5.2 影响过冷度测定的因素 44

2.5.3 几种过冷抑制剂的效果 45

2.6 玻璃化温度的测定 46

2.6.1 热分析技术测定玻璃化温度的原理 46

2.6.2 影响玻璃化温度的主要因素 48

2.6.3 简单的测试步骤 51

2.7 增塑剂迁移量的测定 51

2.7.1 测定原理 52

2.7.2 TG法与称量法和色谱分析的比较 52

2.7.3 TG法测定包覆层中增塑剂NG迁移的应用实例 53

参考文献 57

第3章 热分解 59

3.1 热分解与热分析 59

3.1.1 含能材料热分解与热分析 59

3.1.2 热分析动力学 59

3.1.3 热分解机理 60

3.2 硝酸醋的热分解 63

3.2.1 硝化棉（NC）的热分解 63

3.2.2 硝化甘油（NG）的热分解 65

3.2.3 三羟甲基乙烷三硝酸醋（TMETN）的热分解 66

3.2.4 二缩三乙二醇二硝酸酯（TEGDN）的热分解 69

3.2.5 季戊四醇四硝酸醋（太安，PETN）的热分解 71

3.3 硝胺的热分解 73

3.3.1 RDX和HMX的热分解 73

3.3.2 1-羰基-2，4，6-三硝基-2，4，6-三氮杂环己烷（TNTAU）的热分解 89

3.3.3 HNIW的热分解 92

3.3.4 直链硝胺的热分解 96

3.4 硝基胍及其某些衍生物的热分解 104

3.4.1 硝基胍的热分解 104

3.4.2 硝基胍衍生物的热分解 106

3.5 叠氮硝基化合物的热分解 109

3.5.1 聚叠氮缩水甘油醚（GAP）的热分解 109

3.5.2 二叠氮季戊二醇二硝酸酯（PDADN）的热分解 114

3.5.3 二叠氮三硝基氮杂庚烷（DATH）的热分解 118

3.5.4 双叠氮甲基氧丁环聚合物（BAMO）的热分解 120

3.6 偕二硝基和硝仿化合物的热分解 121

3.6.1 1，3，3-三硝基氮杂环丁烷（TNAZ）的热分解 122

3.6.2 1，1-二氨基-2，2-二硝基乙烯（DADE）的热分解 124

3.6.3 二（2，2，2-三硝基乙基-N-硝基）乙二胺（ONDO）的热分解 129

3.6.4 二（2，2，2-三硝基乙基）硝胺（BTNEN）的热分解 131

3.7 硝基芳香化合物的热分解 132

3.7.1 硝基芳香化合物的热分解研究（概述） 132

3.7.2 2，4，6-三硝基甲苯（TNT）及其异构体和衍生物的热分解 141

3.7.3 2，2＇，4，4＇，6，6＇-六硝基均二苯基乙烯（HNS）的热分解 146

3.7.4 2，4，6-三硝基苯甲硝胺（Tetry1）和2，4，6-三硝基苯酚（PA）的热分解 149

3.7.5 1，3-二氨基-2，4，6-三硝基苯（DATB）和1，3，5-三氨基-2，4，6-三硝基苯（TATB）的热分解 152

3.7.6 2，6-二苦氨基-3，5-二硝基吡啶（PYX）及其中间体的热分解 155

3.8 盐类氧化剂的热分解 164

3.8.1 硝酸铵（AN）的热分解 164

3.8.2 二硝酰胺铵（ADN）的热分解 166

3.8.3 二硝酰胺钾（KDN）的热分解 173

3.8.4 高氯酸铵（AP）的热分解 182

3.8.5 硝酸胍（GUN）的热分解 184

参考文献 186

第4章 含能材料热分解的局部化学 194

4.1 局部化学与热分析 194

4.1.1 局部化学 194

4.1.2 局部化学的热分析 195

4.2 低于熔点下硝基胍（NQ）的热分解 196

4.2.1 粒度对热分解的影响 196

4.2.2 NQ晶体分解的局部化学 199

4.2.3 NQ晶体分解的动力学 199

4.3 TNTAU的固相分解和分解机理 200

4.3.1 晶体粒度对TNTAU的热分解的影响 200

4.3.2 TNTAU的热分解动力学 201

4.3.3 TNTAU的热分解产物和机理分析 202

4.3.4 TNTAU的局部化学过程 206

4.4 KDN的固相分解 206

4.4.1 试样放置时间的影响 206

4.4.2 粒度的影响 208

4.4.3 水分的影响 209

4.4.4 显微温台观测KDN固态分解的局部化学 209

4.4.5 KDN晶体表面K＋离子的测定 210

4.5 AP的固相分解 211

4.5.1 粒度对热分解的影响 211

4.5.2 粒度对分解动力学的影响 212

4.5.3 AP 的分解机理 213

4.5.4 分解的局部化学特性 214

4.6 HNIW的固相分解 216

4.6.1 晶体粒度对HNIW热分解的影响 216

4.6.2 升温速率对HNIW热分解的影响 217

4.6.3 HMIW各步分解动力学与机理函数 218

4.6.4 HNIW的分解产物 219

4.6.5 HNIW分解的局部化学 222

4.7 3，5-二硝氨基-1，2，4-三唑盐的固相分解 223

4.7.1 二硝基胍唑盐分解的动力学参数 223

4.7.2 二硝基胍唑盐分解的动力学机理函数 223

4.7.3 局部化学过程的确定 224

参考文献 225

第5章 含能材料组分的相互作用 228

5.1 概述 228

5.2 氧化剂的相互作用 229

5.2.1 硝胺化合物的相互作用 229

5.2.2 铵盐与硝胺化合物的相互作用 235

5.3 黏合剂与氧化剂的相互作用 247

5.3.1 混合硝酸醋与氧化剂的相互作用 247

5.3.2 NEPE类黏合剂与氧化剂的相互作用 252

5.3.3 HTPB黏合剂与氧化剂的相互作用 256

5.4 金属粉与氧化剂或黏合剂的作用 266

5.4.1 铝粉与氧化剂的作用 266

5.4.2 铝粉与NC和NC＋NG体系的作用 271

5.4.3 铝粉与HTPB体系的相互作用 273

5.4.4 铜粉与氧化剂的作用 279

5.5 金属氧化物与硝胺化合物的相互作用 283

5.5.1 纳米金属氧化物对HMX热行为的影响 284

5.5.2 金属氧化物/HMX混合体系的催化分解动力学 287

5.5.3 纳米金属氧化物对RDX热行为的影响 290

参考文献 291

第6章 固体推进剂的催化热分解 293

6.1 燃速催化剂对推进剂热分解特征量的影响 293

6.1.1 燃速催化剂对推进剂热行为的影响 293

6.1.2 推进剂热分解特征量与燃速的关系 293

6.2 双基和改性双基推进剂的催化热分解 295

6.2.1 催化剂的作用使分解热增加 295

6.2.2 催化剂的作用使特征温度下降 304

6.2.3 催化剂使第一阶段分解热增加 307

6.2.4 催化剂改变分解过程 313

6.2.5 不同催化剂的作用 315

6.3 NEPE推进剂的催化热分解 321

6.3.1 NEPE-H的热分解 321

6.3.2 NEPE-HR的热分解 325

6.3.3 NEPE-HY的热分解 327

6.4 HTPB推进剂的热分解 329

6.4.1 催化剂的作用 329

6.4.2 降速剂和调速剂的作用 332

6.4.3 纳米铝粉和镍粉的作用 335

参考文献 337

第7章 固体推进剂及相关高聚物的动态力学性能 339

7.1 动态热机械分析和动态力学特征量 339

7.1.1 DMA及其特征量 339

7.1.2 时温等效（叠加）原理与WLF方程 340

7.1.3 模量和柔量主曲线 341

7.1.4 玻璃化转变与DMA 342

7.2 增塑剂对动态力学特征量的影响 343

7.2.1 硝化棉含氮量的影响 343

7.2.2 液态含能增塑剂DDXZ和NG的影响 344

7.2.3 固态增塑剂P的影响 345

7.3 机械松弛与烩松弛的相关性 346

7.3.1 松弛过程的主要影响因素 346

7.3.2 机械松弛与烩松弛 349

7.4 低温力学性能的临界温度 349

7.4.1 低温力学性能临界温度的定义 349

7.4.2 临界温度Te的计算方法 350

7.4.3 几种含能高聚物体系的临界温度 350

7.5 固体填料对动态力学性能的影响 351

7.5.1 固体填充物对NEPE推进剂的影响 351

7.5.2 固体填充物对改性双基推进剂的影响 354

7.5.3 不同固体含量双基推进剂的抗拉强度与动态力学性能的关系 357

7.6 极限力学性能与动态力学性能的关系 358

7.6.1 极限力学性能 358

7.6.2 应力松弛、蠕变与极限性能之间的关系 360

7.6.3 应力松弛、蠕变等静态模量与动态模量的关系 360

7.6.4 动态力学性能与极限力学性能 361

7.6.5 动态力学性能与极限力学性能关联的几个例子 363

7.6.6 从动态模量（柔量）预估极限力学性能 365

7.7 动态力学性能预估物理老化寿命 367

7.7.1 动态力学性能预估物理老化寿命的可能性 367

7.7.2 NEPE推进剂的老化 368

参考文献 379

第8章 相转变和相图 382

8.1 几种含能材料的固-固相转变 382

8.1.1 HMX的β型与δ型之间的固-固相转变 382

8.1.2 NH4ClO4（AP）的固-固相转变 382

8.1.3 KNO3（KN）的固-固相转变 383

8.2 硝酸铵的转晶及其抑制 384

8.2.1 硝酸铵的转晶 384

8.2.2 硝酸铵转晶抑制剂 386

8.3 二元相图的建立 388

8.3.1 TX相图 388

8.3.2 HX相图 393

8.3.3 熔化分解型物质的熔融烩测定 398

8.4 三元相图的建立 399

8.4.1 从二元体系获得三元体系TX相图的方法原理 400

8.4.2 计算建立三元体系TX相图的实例 402

8.4.3 建立三元HX相图的原理 404

8.4.4 建立三元HX相图的实例 406

8.5 液体的过冷态与玻璃态转变 408

8.5.1 玻璃态转变和热结晶 408

8.5.2 Tg的依数性和分子结构推测 413

8.6 玻璃态转变活化能与低温黏度预估 420

8.6.1 玻璃化转变活化能的测定 420

8.6.2 低温黏度预估 421

8.7 混合体系的玻璃化温度 423

8.7.1 混合体系Tg预估方程 423

8.7.2 二元混合体系Tg的预佑与实测 425

8.8 熔体的结晶动力学 428

8.8.1 非等温结晶的机理函数g（α） 429

8.8.2 结晶的Ozawa指数m 432

8.8.3 结晶的表观活化能及指前因子 434

参考文献 436