硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料的制备与表征

摘要

铝粉应用到固体推进剂中具有很大的优势，它不仅价格便宜、来源广泛，而且燃烧焓相对比较高，能够在很大程度上提高固体推进剂的燃烧速率和能量等。但是普通铝粉在燃烧时易在表面上凝结成液滴，燃烧时间延长。和普通铝粉相比较，纳米铝粉能够很大程度上增加固体推进剂的能量，另外还可以提高燃烧效率和燃烧的稳定性。但是纳米铝粉的粒径比较小，比表面积很大，因此表面位能很高，极易与周围的物质发生反应，活性降低，从而影响它的应用。因此，纳米铝粉活性的保护对纳米铝粉的广泛应用具有十分重要的现实意义。
　　本文以纳米铝粉和硝化细菌纤维素为原材料来制备硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料，从而达到来保护纳米铝粉的活性的目的，并优化制备硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料的一些实验条件。主要研究的实验内容如下所述：
　　（1）硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料制备方法的选择。以纳米铝粉和硝化细菌纤维素为原料，通过溶剂蒸发法和溶剂-非溶剂法制备硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料。利用XRD、SEM和EDS测试手段对实验样品进行表征。测试结果表明：溶剂蒸发法制备硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料所得样品中，硝化细菌纤维素的网状结构塌陷，而溶剂-非溶剂法所得样品中硝化细菌纤维素结构没有塌陷，且纳米铝粉与硝化细菌纤维素紧密接触，复合的很好。
　　（2）研究了制备过程中分散时间、搅拌时间、真空干燥温度以及原料比对硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料的影响，通过DSC对样品进行表征。测试结果表明：当分散时间为15分钟，搅拌时间为3小时，真空干燥温度为30℃时，所得硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料样品较优,而铝粉含量越高，所得样品放热量越高，但是随着纳米铝粉含量的增加，样品放热量的增加幅度会逐渐减少。
　　（3）研究了不同样品的放热量以及增重的变化。利用TG、DSC对样品进行表征，测试结果表明：硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料中纳米铝粉的低温放热峰放热量从5437J·g-1增加到了7281J·g-1，且高温放热峰从798.45℃提前到了766.42℃，且硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料在放置三个月后，放热量和增重变化很小。没有经过复合的纳米铝粉在经过放置后增重从51.50％减少42.64%，而低温放热峰和高温放热峰的放热量分别从5437 J·g-1减少到了3644 J·g-1，3175 J·g-1减少到了907.8 J·g-1。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 金属燃料在固体推进中的应用

1.3 纳米铝粉的研究进展

1.3.1 纳米铝粉的应用

1.3.2 纳米铝粉的制备方法

1.3.3 纳米铝粉活性的保护

1.4 论文选题的目的、意义及主要内容

1.4.1 论文选题的目的和意义

1.4.2 论文的主要内容

2 硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料的制备及表征

2.1 实验部分

2.1.1 实验试剂与仪器

2.1.2 硝化细菌纤维素/纳米铝粉的制备

2.1.3 实验样品的表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 形貌分析

2.2.2 XRD分析

2.2.3 EDS能谱分析

2.3 本章小结

3 硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料的优化及检测

3.1 实验部分

3.1.1 实验试剂与仪器

3.1.2 不同条件的硝化细菌纤维素/纳米铝粉复合材料体的制备

3.1.3 样品表征与测试

3.2 结果与讨论

3.2.1 不同超声分散时间所得样品的分析

3.2.2 不同搅拌时间下所得样品的分析

3.2.3 真空干燥温度不同所得样品的分析

3.2.4 原料配比不同所得样品的分析

3.2.5 放置3个月后样品的分析

3.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士论文期间发表的论文和科研成果