納米CuO-AP-HTPB含能催化復合材料的制備與表征.pdf

1、固體推進劑組分的超細化是目前提高推進劑燃燒性能的主要方法之一。當組分中的催化劑和氧化劑的粒徑達到亞微米級、甚至納米級時,將會呈現(xiàn)出優(yōu)異的性能。然而催化劑和氧化劑的超細化后,其比表面大和表面能高的特點使得粒子間很容易發(fā)生團聚,而且也難與推進劑中的其他組分進行均勻混合,這將會導致燃燒性能的降低。本論文關(guān)鍵的思想要點是:選擇一個典型的配方,應(yīng)用兩步復合處理將推進劑的催化劑(CuO)、氧化劑(AP)和粘結(jié)劑(HTPB)進行復合制備新型納米CuO

2、/AP/HTPB催化復合材料。第一步用超細氧化劑包覆納米催化劑,解決納米催化劑的團聚問題；第二步采用粘結(jié)劑對催化劑/氧化劑復合粒子進行包覆,解決氧化劑團聚和吸濕的問題。本文工作的主要內(nèi)容包括:
　　 (1)納米催化劑CuO粒子的制備:采用快速沉淀法,以有機物N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)和H2O作為混合溶劑制備了包括納米球、納米棒、帶狀、紡錘狀以及麥穗狀等不同形貌的納米CuO粒子,分別從不同角度詳細考察了DMAC與H2O的體積

3、比,反應(yīng)溫度以及Cu2+/OH-的摩爾比等參數(shù)對產(chǎn)物形貌、粒徑等微結(jié)構(gòu)的影響。并深度探討了CuO納米粒子在混合溶劑中的生長機理。最后用熱分析的方法考察了各種形貌納米CuO對AP熱分解的催化性能。結(jié)果表明,增大DMAC與H2O體積比,提高反應(yīng)溫度以及Cu2+/OH-摩爾比,都有助于得到粒徑更小的CuO納米粒子；類球狀的CuO粒子由于其更小的粒徑顯示了比其他形貌更優(yōu)越的催化性能,將AP的高溫分解峰降低了116℃。
　　 (2)納米C

4、uO/AP復合粒子的制備:采用陶瓷膜-反溶劑法,將陶瓷膜和反溶劑法進行技術(shù)耦合,利用陶瓷膜規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)進行可控、均勻加料,通過結(jié)晶物質(zhì)瞬間成核和可控生長,可制得粒徑和微結(jié)構(gòu)可控的CuO/AP核-殼式納米復合粒子。并研究了催化劑量、加料壓力以及溶劑非溶劑的體積比對產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明,提高催化劑含量和增大加料壓力都有助于得到粒徑更小的AP粒子,增大非溶劑的量對產(chǎn)物粒子影響不大,但增大溶劑的量會導致產(chǎn)物粒子團聚生長形成類球的多面體。而且通過

5、熱分析表征發(fā)現(xiàn),納米CuO/AP復合粒子的熱分解速度更快,催化性能有很大提升。
　　 (3)納米CuO/AP/HTPB復合粒子的制備:采用蒸發(fā)溶劑法將HTPB包覆在納米CuO/AP復合粒子的表面進行二次復合,制備納米CuO/AP/HTPB復合粒子,有效地抑制了AP的團聚和吸濕能力。
　　 (4)廢液乙酸乙酯和丙酮的模擬分離研究:采用Aspen plus流程模擬軟件,應(yīng)用連續(xù)精餾方法對廢液乙酸乙酯和丙酮的混合物進行模擬分離