高固含量发泡复合材料的性能研究

摘要

本文以高固含量发泡复合材料为研究对象，采用超临界CO2分步升温的间歇法发泡工艺，以太根药和B胶为基体填充大量RDX并以PMMA为辅助发泡体，进行了微孔可燃器件成型及发泡工艺的探索，研究了发泡工艺条件对其溶解性能以及微孔结构的影响;并采用受限发泡模具对此材料进行受限发泡，制备了微孔复合材料的力学样条，研究了不同发泡条件对其力学性能的影响。
　　结果表明，CO2在高固含量复合材料中的溶解量随饱和时间的增加先快速增加然后趋于平衡;溶解量随着饱和温度的上升而降低却随着饱和压力的升高而升高;受限条件和样品厚度对溶解量没有明显的影响;增加溶解量可明显提高高固含量复合材料的解吸附系数。研究发现增加发泡温度与发泡时间可以增加泡孔直径降低泡孔密度;增加饱和压力以及受限条件可以减小泡孔直径并使泡孔更为致密;饱和时间在6～12小时之间进行发泡，泡孔会随着饱和时间增加而变大;饱和温度对泡孔参数的影响不明显且快速卸压法制备的高固含量微孔含能材料泡孔密度不如分步升温法高。超临界发泡处理会导致材料的拉伸强度降低以及断裂伸长率的提高;增加弹性体用量以及饱和压力可以提高材料的抗冲击强度;增加发泡温度、发泡时间以及平衡前增大饱和时间均会带来冲击强度的降低;饱和温度对材料冲击性能的影响不明显。
　　最后，针对某口径火炮装药，本课题利用现有配方进行了可燃器件模压成型，解决了薄壁长筒状器件成型困难的问题;另外，采用超临界CO2发泡技术对可燃器件进行燃速调节，为轻质高能弹药研究打下了实验基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 聚合物的增韧改性方法

1．2．1 纳米粒子填充改性复合材料

1．2．2 定向拉伸

1．2．3 纤维增强

1．2．4 微孔发泡增韧

1．2．5 利用互穿网络增强

1．2．6 共聚增韧

1．3 超临界CO2制备微孔聚合物材料的工艺方法

1．3．1 超临界流体简介

1．3．2 微孔发泡复合材料的制备方法

1．3．3 微孔聚合物复合材料制备原理

1．4 影响微孔发泡复合材料形貌及力学性能的因素分析

1．4．1 快速降压法发泡中工艺条件对微孔形貌的影响

1．4．2 分步升温法发泡中工艺条件对微孔形貌的影响

1．4．3 其他因素的影响

1．5 可燃药筒的发展方向

1．6 本课题选题的意义以及主要研究的内容

1．6．1 本课题的研究意义

1．6．2 研究内容

2 超临界CO2在高固含量含能复合材料中溶解性能测定

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 CO2在高固含量含能复合材料中溶解参数的计算

2．3．2 饱和时间对CO2在高固含量含能复合材料中溶解度的影响

2．3．3 饱和温度对CO2在高固含量含能复合材料中溶解度的影响

2．3．4 饱和压力对CO2在高固含量含能复合材料中溶解度的影响

2．3．5 样条厚度及受限条件对CO2在高固含量含能复合材料中溶解度的影响

2．3．6 溶解量对解吸附系数的影响

2．4 本章小结

3 发泡条件对高固含量复合材料泡孔形貌的影响

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 高固含量微孔含能复合材料的制备

3．2．2 实验原料及设备

3．2．3 高固含量微孔含能复合材料的泡孔形貌表征

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 发泡温度对高固含量含能微孔复合材料泡孔形貌影响

3．3．2 发泡时间对高固含量含能微孔复合材料泡孔形貌影响

3．3．3 饱和压力对高固含量含能微孔复合材料泡孔形貌影响

3．3．4 饱和时间对高固含量含能微孔复合材料泡孔形貌影响

3．3．5 饱和温度对高固含量含能微孔复合材料泡孔形貌影响

3．3．6 快速卸压对高固含量含能微孔复合材料泡孔形貌影响

3．3．7 受限对高固含量含能微孔复合材料泡孔形貌影响

3．4 本章小结

4 发泡条件对高固含量发泡复合材料力学性能的影响

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料及实验仪器

4．2．2 原料共混及成型

4．2．3 样品的超临界受限发泡

4．2．4 试验表征

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 高固含量发泡含能复合材料的拉伸性能研究

4．3．2 高固含量发泡含能复合材料的抗冲击性能研究

4．4 本章小结

5 微孔可燃器件成型工艺研究

5．1 引言

5．2 微孔可燃器件及成型模具设计

5．3 微孔可燃器件的成型工艺研究

5．3．1 微孔可燃器件的溶剂法成型工艺简介

5．3．2 实验仪器设备及原料

5．3．3 可燃部件原料配方设计

5．3．4 溶剂法成型可燃器件工艺流程

5．4 微孔可燃器件的发泡工艺研究

5．4．1 微孔可燃器件的受限发泡原理

5．4．2 微孔可燃器件的分步升温法工艺流程

5．4．3 烘干与尺寸修整

5．5 微孔可燃器件制备中的问题及简易表征

5．5．1 微孔可燃器件制备过程中的问题

5．5．2 微孔可燃器件的尺寸、密度及质量稳定性表征

5．5．3 微孔可燃器件的微观形貌表征

5．6 本章小结

6 本文小结及未来展望

6．1 本文小结

6．2 未来展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况