含金属助燃剂的超分子凝胶推进剂的制备及应用研究

摘要

推进剂能够为火箭、导弹及各类武器系统提供能量，因此广泛应用于国防军工、航空航天等领域。传统的固态推进剂及液态推进剂都存在一定的缺陷，为了满足实际应用的需要，稳定性高、安全环保的凝胶推进剂成为近年来的研究热点。设计凝胶能力强、能充分燃烧的凝胶因子是制备凝胶化推进剂的关键，小分子凝胶因子结构多样、用量少、凝胶性能好，有望应用于制备高性能凝胶推进剂材料。 本文合成了结构相似的含卤2,4-(3,4-二氯苯亚甲基)-D-葡萄糖酰胺类化合物（Gn）及无卤2,4-苯亚甲基-D-葡萄糖酰胺类化合物（Cn），研究了两类化合物的结构与凝胶性能之间的关系。并将两类化合物用于制备小分子凝胶推进剂，对其凝胶性能、流变学性能和应用潜能进行了研究。本文发现Gn、Cn两类凝胶因子对芳烃类溶剂、燃料JP-10、RP-1都有较好的凝胶能力，侧链增长使凝胶因子的凝胶范围缩小，凝胶能力减弱。化合物Gn、Cn都可以用于制备小分子凝胶推进剂，凝胶因子G18可在室温下凝胶JP-10溶剂。SEM观察到芳醛取代葡萄糖酰胺类凝胶因子的侧链越长，其凝胶材料越趋于形成一维长纤维结构。流变学实验证实了Gn、Cn与JP-10形成的凝胶具有一定的触变性，并且都能瞬时回复，并且短侧链结构凝胶材料的触变性能强于长侧链凝胶材料。 为了提高推进剂的燃烧性能，一般会向推进剂中加入金属助燃剂，如何使金属助燃剂在推进剂系统中良好的分散成为一个技术难点。为此，本文制备了含有金属助燃剂的小分子凝胶推进剂，并实现了金属粉末在凝胶推进剂的长时间稳定分散。本文还首次研究了金属助燃剂的加入对小分子凝胶推进剂性能的影响，流变学实验发现纳米金属粒子的加入，提高了凝胶本身的机械强度，也会影响凝胶的屈服值大小，通过SEM发现50nm Al粉的加入使凝胶推进剂的微观形貌改变。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 超分子凝胶

1.2.1 超分子凝胶的定义

1.2.2 超分子凝胶形成的驱动力

1.2.3 超分子凝胶的研究手段

1.3 超分子凝胶的应用

1.3.1 刺激响应超分子凝胶

1.3.2 生物医药超分子凝胶

1.3.3 自修复超分子凝胶

1.3.4 相选择超分子凝胶

1.4 凝胶推进剂研究进展

1.4.1 凝胶推进剂的优缺点

1.4.2 凝胶推进剂的研究进展

1.4.3 金属化凝胶推进剂

1.5 本文工作的目的及意义

第2章 含卤芳醛取代葡萄糖酰胺类凝胶推进剂的合成及性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验材料与仪器

2.2.2 凝胶因子的合成

2.2.3 超分子凝胶的表征与性能测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 凝胶性能测定

2.3.2 凝胶的最低凝胶浓度和相转变温度测试

2.3.3 凝胶的流变学测试

2.3.4 凝胶形貌的分析

2.4 小结

第3章 无卤芳醛取代葡萄糖酰胺类化合物的合成及性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验材料与仪器

3.2.2 凝胶因子的合成

3.2.3 凝胶的表征与性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 凝胶性能测定

3.3.2 凝胶的最低凝胶浓度和相转变温度测试

3.3.3 凝胶的流变学测试

3.3.4 凝胶形貌的分析

3.4 小结

第4章 金属化凝胶推进剂的性能研究

4.1 引言

4.2金属化凝胶推进剂的制备

4.3金属化凝胶推进剂的流变学研究

4.3.1 动力学粘弹性测试

4.3.2 粘度曲线测试

4.4金属化凝胶推进剂的形貌分析

4.5小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

（1）烷基链长短、芳醛结构对凝胶性能的影响

（2）凝胶推进剂的流变学性能研究

（3）金属化凝胶推进剂的性能

5.2 展望

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢