富勒烯聚缩水甘油醚硝酸酯及其铅铜盐的合成与热性能研究.pdf

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1、富勒烯聚缩水甘油醚硝酸酯及其铅/铜盐的合成与热性能研究2012龚文林硕士化学彭汝芳教授ClassifiedIndex:O625U.D.C:540SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisSynthesis,CharacterizationandThermalPerformanceStudyofFullerene-Poly(glycidylnitrate)MetalSalt(Pb/Cu)Grade:2012Candidate:GongWenlinAcademicDegreeAppliedfor:Mast

2、erSpeciality:ChemistrySupervisor:Prof.PengRufangApr.5.2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下（或我个人……）进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宂所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢签名：曰期：％关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：学校有权保留学位论文的复印件，允许

3、该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）导师签名:曰期：j少签名:隶之西南科技大学研究生学位论文第I页摘要推进剂的燃烧是推进剂的核心，在推进剂主成分不变时，添加少许燃速催化剂能显著改善其燃烧性能，因此探索新型性能优良的燃速催化剂是目前固体推进剂领域研究热点，也是本课题研究目的。新型燃速催化剂发展方向之一是高能、低感，常用的途径是在惰性催化剂中引入含能基团。聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)由于能量高、感度低、力学及低温热性能优良等优点成为提供含能基团的首选物质。同时C60及其衍生物在推进

4、剂中的催化作用已被证实。基于此，本课题设计将PGN和对燃烧催化有效的铅、铜盐同时引入富勒烯球上，得到新型含能富勒烯金属盐，该衍生物可能兼具富勒烯与铅/铜盐的燃烧催化性能，同时提高推进剂能量，有望成为新型综合性能优良的固体推进剂燃速催化剂。本课题成功在富勒烯碳笼上引入PGN，制备得到2类4种新型含能富勒烯铅/铜盐衍生物：（1）以C60、甘油、发烟硝酸等为原料，通过硝化、开环聚合、Bingel等5步反应合成得到富勒烯聚缩水甘油醚硝酸酯(C60-PGN)中间体；然后以C60-PGN、衣康酸、马来酸及硝酸铅/硝酸铜等为原料，通过聚合、络合反应制备得到C60-PGN-衣康酸铅/铜盐和C

5、60-PGN-马来酸铅/铜盐。并用FTIR、UV-vis、NMR、AAS、XRD、XPS等现代测试手段对所合成中间产物及目标物进行了结构表征，表明为目标物。（2采用VanKrevelen和Chermin基团法估算出C60-PGN的生成焓为-1582kJ/mol，再结合Kamlet-Jacobs公式算出其爆热、爆速和爆压，分别为1156.0kJ/mol，3.217km/s，3.616GPa，表明C60-PGN有望作为新型含能材料在推进剂中使用。用TG-IR联用技术初步研究C60-PGN的热分解机理：产物第一步失重为PGN脱离碳笼并裂解，第二步微弱失重为残余碳笼的分解。（3利用T

6、G、DTA研究了C60-PGN及其铅/铜盐的热稳定性，结果表明，分解温度均在200°C以上，产物热稳定性良好；结合不同升温速率下C60-PGN铅/铜盐的DTA热分解数据，分别用Kissinger和Ozawa法计算出其热分解动力学参数表观活化能Ea和指前因子A，结果显示4种金属盐的热定性均较好。关键词：富勒烯聚缩水甘油醚硝酸酯及其铅/铜盐；含能燃速催化剂；热稳定性；热分解动力学西南科技大学研究生学位论文第II页AbstractWiththeadvancesofweaponsystems,nowthehigh-performancecompositesolidpropellant

7、hasbeengottenmoreattention.Astheburningmodifierofsolidpropellant,catalystisconsideredanindispensableandimportantcomponentinsolidpropellantconpositions.Thereforetoexploreanexcellentcatalystisaresearchfocusinsolidpropellantfieldfornowandtheaimofthispaper.[