DNTF-CMDB推進劑燃燒性能的調節

鄭 偉，王江寧，宋秀鐸，袁志鋒，王明星，謝 波

（西安近代化學研究所，陜西 西安710065）

引 言

3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）是一種新型的高能量密度化合物［1］，在推進劑中用DNTF 部分或全部取代RDX／HMX 可提高推進劑的能量［2］。研究結果表明，DNTF 可以應用于改性雙基推進劑中［3-4］。

含DNTF改性雙基推進劑燃燒性能的研究結果 表 明［2，5］，隨著DNTF含量的增加，推進劑的壓強指數逐漸增大，含DNTF質量分數30%的改性雙基推進劑在8～14MPa壓強范圍內的壓強指數為0.38。較大的壓強指數限制了DNTF在推進劑中的工程化應用。為了進一步降低其壓強指數，本研究以含DNTF（質量分數為30%）的改性雙基推進劑為對象，對其燃燒性能進行了研究，并取得了較好的效果。

1 實 驗

1.1 樣品的制備

實驗樣品采用傳統雙基推進劑壓伸工藝（吸收、熟化、光輥壓延）制備。推進劑配方如表1 所示，DNTF 由西安近代化學研究所生產，純度大于99%，NC和NG 由四川川安化工廠生產，表1配方中的其他組分為二號中定劑（C2）和凡士林（V）。

采用GJB770B-2005方法706.1靶線法測定推進劑燃速，實驗溫度20℃。

表1 DNTF-CMDB推進劑配方Table 1 Formulations of propellant containing DNTF

2 結果和討論

2.1 銅鹽對燃燒性能的影響

圖1是兩種不同銅鹽對DNTF-CMDB 推進劑燃燒性能的影響。由圖1 可知，添加質量分數為1.6%的芳香族銅鹽E-Cu 后，SY1 推進劑在6～16MPa下的壓強指數為0.61，相關系數R為0.983。添加質量分數為1.6%的脂肪族銅鹽F-Cu后，SY2 推進劑在6～16MPa 下的壓強指數為0.48，R為0.976。在10～16MPa下，SY2比SY1的燃速降低了1.71～3.47mm／s；在6～16MPa下的壓強指數降低了21%。

由此可知，脂肪族銅鹽F-Cu 可降低推進劑在高壓下的燃速和壓強指數。

圖1 兩種銅鹽對推進劑燃速的影響Fig.1 Effect of two copper salts on burning-rate of propellant

2.2 鉛鹽對燃燒性能的影響

圖2是4種鉛鹽對推進劑燃燒性能的影響。在6～16 MPa下，SY2、SY3、SY4和SY5推進劑的壓強指數分別為0.48、0.80、0.24和0.72，R值分別為0.976、0.988、0.993 和0.970。在6MPa 下，SY4 和SY3 推進劑的燃速分別為18.64 和7.83mm／s，前者比后者提高了138%，且SY4 比SY3的壓強指數降低了70%。

由此可知，芳香鉛鹽可提高推進劑在低壓下的燃速，且芳香鉛鹽與脂肪酸銅鹽配合使推進劑在6～16MPa的壓強指數降到0.3以下。

圖2 鉛鹽對推進劑燃速的影響Fig.2 Effect of lead salts on burning-rate of propellant

2.3 NC與NG 配比對燃速的影響

圖3是NC與NG 的質量比對推進劑燃燒性能的影響。由圖3可知，隨著NC 與NG 質量比的減小，推進劑的燃速增加，壓強指數增大。在6～16MPa下，SY6 推進劑的壓強指數為0.42，R為0.992；SY4的壓強指數為0.24，R為0.993；SY7的壓強指數為0.09，R為0.981。

由此可知，適當控制配方中NG 的含量可降低推進劑的壓強指數。

2.4 增塑劑對燃燒性能的影響

圖4是分別用NG 和TEGEN 作增塑劑時，對推進劑燃燒性能的影響。SY4 用NG 為增塑劑，SY8以TEGEN 為增塑劑。由圖4可知，配方SY8和SY4在6～16MPa下的壓強指數分別為0.05和0.24。可見，以TEGEN 作增塑劑時，推進劑的燃燒性能較好。

圖3 NC與NG 配比對推進劑燃速的影響Fig.3 Effect of the mass ratio of NC and NG on burning-rate of the propellant

圖4 不同增塑劑對推進劑燃速的影響Fig.4 Effect of the different plasticizers on burning-rate of propellant

2.5 內彈道穩定劑對燃燒性能的影響

圖5是不同的內彈道穩定劑對推進劑燃燒性能的影響。

圖5 內彈道穩定劑對推進劑燃速的影響Fig.5 Effect of the different inner ballistic stabilizers on burn-rate of the propellant

由圖5可知，3個配方均產生明顯的平臺燃燒，SY9在6～14MPa 下的壓強指數為0.10，R為0.983；在6～12MPa下的壓強指數為0.11，R為0.980。SY4 在6～14MPa 下的壓強指數 為0.23，R為0.992。SY10在6～12MPa下的壓強指數為0.06，R為0.978。可見加入MgO 后，推進劑在平臺燃燒區間的燃速降低，6～12MPa下的壓強指數減小。加入Al2O3后，推進劑在平臺燃燒區間的燃速增加，平臺區間6～14MPa的壓強指數從0.10增加到0.23。

由此可知，采用MgO 作為內彈道穩定劑可降低推進劑的壓強指數。

3 結 論

芳香鉛鹽與脂肪酸銅復配，降低NG 的含量、用TEGEN 作為增塑劑、用MgO 作為內彈道穩定劑均可降低推進劑的壓強指數。

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