高能固體燃料和鋁-水基燃料的燃燒特性及機理研究.pdf

1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文高能固體燃料和鋁水基燃料的燃燒特性及機理研究姓名：林振坤申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：物理化學(xué)指導(dǎo)教師：李疏芬20090401摘要納米C0304的催化下進(jìn)一步發(fā)生降解從而吸收更多熱量。納米C0304的添加使PEG在惰性氣氛中的熱降解機理發(fā)生了改變，不但產(chǎn)生了具有環(huán)醚端基團(tuán)的降解產(chǎn)物，還使各種產(chǎn)物的相對含量發(fā)生了顯著改變。空氣氣氛中的研究表明，純PEG和添加了納米C0304的PEG的熱失重過程都經(jīng)歷了三個階段，分別對

2、應(yīng)于PEG端基團(tuán)的氧化、PEG主鏈的斷裂以及大分子產(chǎn)物的氧化分解。添加納米C0304可以使空氣氣氛中PEG降解過程釋放出更多熱量，這是因為納米C0304吸附了PEG的降解產(chǎn)物并將其催化降解成小分子產(chǎn)物，這些小分子產(chǎn)物的氧化反應(yīng)可以進(jìn)一步釋放出熱量。實驗結(jié)果顯示空氣中PEG主鏈在300oC時已經(jīng)開始斷裂并在350oC前完成整個熱降解過程，納米C0304的添加并沒有對這一過程產(chǎn)生影響。(3)在粘合劑PEG降解產(chǎn)物相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，選取兩種典

3、型的PEG降解產(chǎn)物(1，4二氧六環(huán)和乙二醇二甲醚)進(jìn)行燃燒實驗。利用同步輻射一光電離質(zhì)譜技術(shù)對它們的燃燒產(chǎn)物和反應(yīng)中間體進(jìn)行定性和定量分析，同時獲取了它們的火焰溫度曲線。l，4二氧六環(huán)和乙二醇二甲醚的火焰中分別檢測到近20種和30種燃燒中間體。與其他含氧烴燃料相對比，這兩種燃料火焰中檢測到的中間體數(shù)目相對較少，分子量也普遍較小。實驗結(jié)果分析表明燃料的分子結(jié)構(gòu)對燃燒中間體的形成有著很重要的影響，燃料裂解產(chǎn)生的初始中間體的濃度要明顯高于其他

4、中間體，這使得l，4二氧六環(huán)和乙二醇二甲醚火焰中的Cl和C2中間體的濃度要遠(yuǎn)大于C3和c4中間體。1，4二氧六環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)使其燃燒特性明顯區(qū)別于非環(huán)狀含氧烴燃料。(4)設(shè)計和制備了含不同配比高氯酸銨(AP)／奧克托金(HMX)的高能固體燃料(PEG／NG／BT，n彤AP／HMX)樣品，利用多種實驗方法考察AP／HMX配比對高能固體燃料熱分解和燃燒特性的影響。實驗結(jié)果顯示，由于氧化劑AP和HMX的分解存在“連鎖互動”機制，它們之間的熱分解

5、可以相互促進(jìn)使各自分解過程提前。氧化劑AP的添加能使高能固體燃料燃面上方的暗區(qū)變薄或消失。隨著AP含量的增加，火焰區(qū)的反應(yīng)激烈程度增強，火焰亮度增強。樣品的燃速隨壓強的增加而提高，同一個壓強下燃速隨AP含量的增加而提高，這說明改變氧化劑AP／HMX配比是調(diào)整高能固體燃料燃燒特性的一個有效途徑。熄火表面分析顯示燃面上HMx比AP和PEG更容易分解，當(dāng)AP和HMX同時存在時，燃面區(qū)域的反應(yīng)比只存在單一氧化劑時激烈。‘(5)以PEG，NG／B