纳米纤维素的制备改性及其在发射药中的应用

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1、纳米纤维素的制备改性及其在发射药中的应用崔小月2015年12月中图分类号：TJ410.4UDC分类号：540纳米纤维素的制备改性及其在发射药中的应用研究作者姓名崔小月学院名称材料学院指导教师王文俊副教授答辩委员会主席杨明山教授申请学位工学硕士学科专业材料科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年12月PreparationandmodificationandapplicationinpropellantofnanocelluloseCandidateName：CuiXiaoyueSchoolorDepartment:MaterialScienceandEngi

2、neeringFacultyMentor:Prof.WangWenjunChair,ThesisCommittee：Prof.YangMingshanDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：December,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人

3、已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：崔小月日期：2015.12.25摘要粘结剂是火药的基体和连续相，为火药提供能量、粘结作用和强度，它的性能对火药的制造工艺、力学性能和能量水平有着决定性的影响。硝化纤维素是一种有着悠久应用历史，并且至今还占有较大份额和重要地位的含能火药粘结剂。但面对现代战争对火药提出的高强度，高能量等越来越严苛的要求，硝化纤维素(NC)日益凸显出其性能上的局限性。其中，低温下表现出的不可接受的

4、脆性成为制约硝化纤维素基火药应用的一个瓶颈，严重时甚至可能引发灾难性后果。因此，对其低温力学性能的改善研究就显得非常必要。本文在前人工作的基础上，采用不同形式和性质的纳米纤维素部分替代混合酯发射药中的NC，试图改善发射药的低温力学性能，同时对火药的理化性能、燃烧性能、能量性能等也一并进行了研究。结果表明纳米纤维素没有改变发射药制备工艺，理化性能、燃烧性能和能量性能，其他主要内容包括：制备了纳米纤维素晶须(CNW)。以1.33%的CNW替代部分发射药配方中的NC，结果表明：与对照发射药相比，低温落锤破碎率由50%降低到20%，低温抗冲击强度由9.64KJ/m2提高到了11.3

5、7KJ/m2；以硝酸/冰醋酸为硝化剂，对CNW进行了硝酸酯化改性，得到改性产物NCNW-10，可在丙酮中均匀分散和稳定悬浮。以1.33%的NCNW-10替代部分发射药配方中的NC，结果表明：与对照发射药相比，低温落锤破碎率由对照发射药的30%降低到10%，常温抗冲击强度由25.71KJ/m2提高到了32.39KJ/m2，高温抗冲击强度由28.67KJ/m2提高到了33.59KJ/m2，低温抗冲击强度由6.91KJ/m2提高到了7.58KJ/m2；制备了较大长径比的纳米纤维素纤维(CNF)。以0.57%CNF取代部分发射药配方中的NC，结果表明：与对照发射药相比，低温落锤破碎

6、率由对照发射药的30%降低到0，常温抗冲击强度由25.71KJ/m2提高到了29.74KJ/m2，高温抗冲击强度由28.67KJ/m2提高到了38.85KJ/m2，低温抗冲击强度由6.91KJ/m2提高到了7.89KJ/m2；采用硝酸/二氯甲烷体系对CNW进行了硝酸酯化改性，得到了改性产物NCNW-40，可均匀分散和稳定悬浮于丙酮中，其晶型发生了改变。以1.72%的NCNW-40取代部分发射药配方中的NC，结果表明：与对照发射药相比，低温I落锤破碎率由对照发射药的60%降低到0，常温抗冲击强度由42.9KJ/m2提高到了54.0KJ/m2，高温抗冲击强度由39.9KJ/m2

7、提高到了50.7KJ/m2，低温抗冲击强度由17.4KJ/m2提高到了19.1KJ/m2；将CNW经过碱化改性得到碱化纳米纤维素ACNW，结果表明：与对照发射药相比，低温落锤破碎率由对照发射药的60%降低到20%，常温抗冲击强度由42.9KJ/m2提高到了53.0KJ/m2，高温抗冲击强度由39.9KJ/m2提高到了46.4KJ/m2，低温抗冲击强度由17.4KJ/m2提高到了19.5KJ/m2。关键词：纳米纤维素；改性；发射药；低温力学性能；燃烧性能IIAbstractBinderprovideenergy,co