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ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０２１. ０１. ００２ 膨化高氯酸铵的制备及其性能研究 ❋ 饶谱文① 卫延安① 武洪增② 刘庆伟② ①南京理工大学化工学院江苏南京，２１００９４ ②河南省豫冠安全发展有限公司河南郑州，４５０００３ [摘 要] 使用膨化剂在减压条件下制备出膨化高氯酸铵ＡＰ。 利用扫描电镜、粒度分析仪、傅里叶红外光谱 仪、比表面积仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪及感度仪分别对膨化 ＡＰ 进行形貌分析和性能测试。 结果表明膨 化 ＡＰ 颗粒表面具有沟壑，内部具有孔洞结构，粒径 Ｄ５０＝２２. ５５９ μｍ;与未膨化的原料 ＡＰ 相比，膨化 ＡＰ 低温分解 温度提高 １６. ０ ℃，高温分解温度提高 ６. ７ ℃，分解热提高 ３２２. ３ Ｊ/ ｇ;比表面积增大 ９２. ２％，吸湿性增大;极限撞击 能为１０ Ｊ，撞击感度提高。 制备 ＡＰ/ ＨＴＰＢ端羟基聚丁二烯和膨化 ＡＰ/ ＨＴＰＢ 复合推进剂并测定其燃速，膨化 ＡＰ/ ＨＴＰＢ 复合推进剂燃速提高 ４. １％。 [关键词] 高氯酸铵;热分解;撞击感度;燃速 [分类号] ＴＪ５５;Ｖ５１２ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ ＲＡＯ Ｐｕｗｅｎ①， ＷＥＩ Ｙａｎａｎ①， ＷＵ Ｈｏｎｇｚｅｎｇ②， LＩＵ Ｑｉｎｇｗｅｉ② ① Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ， ２１００９４ ② Ｈｅｎａｎ Ｙｕｇｕａｎ Ｓａｆｅｔｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ. ， Lｔｄ. Ｈｅｎａｎ Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ， ４５０００３ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｅｘｐａｎｄｅｄ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ ＡＰ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ. Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ， ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｚｅｒ， Ｆｏｕｒｉｅｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ， ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｍｅｔｅｒ， ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ， ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｚｅｒ ａｎｄ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａ- ｌｙｚｅｒ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｈａｖｅ ｒａｖｉｎｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｓｉｄｅ， Ｄ５０＝ ２２. ５５９ μｍ. Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｕｎｅｘｐａｎｄｅｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｇｒａｄｅ ＡＰ， ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ １６. ０ ℃， ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ６. ７ ℃， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ３２２. ２６ Ｊ / ｇ. Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ９２. ２％. Ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃｉｔｙ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ. Ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ｉｍｐａｃｔ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ １０ Ｊ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ. ＡＰ/ ＨＴＰＢ ｈｙｄｒｏｘｙｌ-ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ/ ＨＴＰＢ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｂｕｒｎｉｎｇ ｒａｔｅ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ. Ｔｈｅ ｂｕｒｎｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ/ ＨＴＰＢ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ４. １％. [ＫＥＹＷＯＲＤＳ] ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅＡＰ; ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ; ｉｍｐａｃｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ; ｂｕｒｎｉｎｇ ｒａｔｅ 引言 高氯酸铵ＡＰ是一种常用的强氧化剂[１]。 ＡＰ 具有高正氧平衡、与其他推进剂组分兼容等优点，因 此被广泛地应用于固体推进剂，通常占固体推进剂 质量的 ６０％�� ９０％。 高燃速推进剂已经成为当前国 际上 ＡＰ 发展的主要方向之一。 任何 ＡＰ 的改性都 会直接影响到固体推进剂的性能，尤其是 ＡＰ 的比 表面积与推进剂的燃速有着密切的关系[２-３]。 研究表明，ＡＰ 的粒径越小，以 ＡＰ 作为氧化剂 的固体推进剂的燃速越大[４-６]。 主要原因是 ＡＰ 的 粒度越小，比表面积就越大，在单位时间内释放的能 量就越高;从而使推进剂燃速增大。 但随着粒度的 减小，颗粒之间的团聚现象也会更严重;影响推进剂 的燃烧性能[７]。 因此，有学者[８]想到了使用具有多 孔结构的 ＡＰ 来代替一部分超细 ＡＰ，使固体推进剂 燃速增加。 第 ５０ 卷 第 １ 期 爆 破 器 材 Ｖｏｌ. ５０ Ｎｏ. １ ２０２１ 年 ２ 月 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｅｂ. ２０２１ ❋ 收稿日期２０２０-０７-２５ 第一作者饶谱文１９９５ － ，男，硕士研究生，研究方向为含能材料。 Ｅ-ｍａｉｌ９６５７９６９９９＠ ｑｑ. ｃｏｍ 通信作者卫延安１９６９ － ，男，副研究员，主要从事民爆器材产品开发研究。 Ｅ-ｍａｉｌｗｅｉｙａ ６９＠１６３. ｃｏｍ 本文中，首次采用膨化的方法来制备具有多孔 结构的 ＡＰ。 膨化 ＡＰ 工艺是在膨化剂作用下，在一 定的温度及真空度下，对一定质量分数的 ＡＰ 溶液 进行减压蒸发、强制结晶。 采用十二烷基苯磺酸钠 作为膨化剂，旋蒸蒸发温度为 ８５ ℃，真空度为 ０. ０９ ＭＰａ，成功制备出具有孔洞结构的膨化 ＡＰ。 １ 膨化 ＡＰ 的制备 １. １ 实验试剂及仪器 试剂普通工业级原料ＡＰＤ５０＝ １７０ μｍ， 大连高氯酸钾厂;十二烷基苯磺酸钠膨化剂，上 海凌峰化学试剂有限公司，纯度为 ８５. ０％;纳米氧 化铜，４０ ｎｍ，南京挽晴化玻仪器有限公司，纯度为 ９９. ５％。 主要实验仪器见表 １。 表 １ 实验仪器 Ｔａｂ. １ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ 仪器名称仪器型号生产厂家 旋转蒸发仪ＤＺＦ-６０２０上海申贤公司 扫描电镜Ｐｈｅｎｏｍ Ｇ２日立公司 傅里叶红外光谱仪ＮＩＣＯLＥＴＳ１０赛默飞世尔科技 差示扫描量热仪ＤＳＣ８２３Ｅ梅特勒托利多公司 激光粒度仪LＳ１３３２０马尔文公司 热重分析仪ＴＧＡ/ ＳＤＴＡ８５１梅特勒托利多公司 红外热像仪ＳＣ７０００菲力尔公司 撞击感度仪ＢＡＭ爱迪塞恩公司 １. ２ 制备方法 将 １０ ｇ 原料 ＡＰ 溶解于 ４０ ｍL 蒸馏水中，配置 成质量分数 ２０％ 的 ＡＰ 溶液。 加入占溶液质量 ０. １％的十二烷基苯磺酸钠作为膨化剂，将溶液放置 超声清洗分散仪中进行超声溶解，待溶质完全溶 解后，将溶液转移至烧瓶中。 设置水浴锅温度为 ７０ ℃，然后使用旋转蒸发仪进行减压蒸馏 １. ５ ｈ。 最 后，在真空干燥箱中经过 ７０ ℃ 真空干燥得到膨化 ＡＰ 产品。 ２ 实验结果与讨论 ２. １ 红外光谱分析 采用傅里叶红外光谱仪对原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 进行分析，结果如图 １ 所示。 由图１可知，原料ＡＰ与膨化ＡＰ谱图都明显存 在 ＡＰ 的 特 征 吸 收 峰 ， 即 ３ ２７６. ９４７、１ ４０９. ２２７、 图 １ 原料 ＡＰ 和膨化 ＡＰ 红外光谱图 Ｆｉｇ. １ Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ １ ０３５. １０４、６１９. ０３８ ｃｍ －１处，其分别属于 ＮＨ 的伸 缩振动特征吸收峰、ＮＨ 的弯曲振动特征吸收峰、 ＣｌＯ － ４ 的特征吸收峰及 ＯＨ 的弯曲振动特征吸收 峰。 原料 ＡＰ 与膨化 ＡＰ 的红外光谱一致，说明膨化 处理并没有改变 ＡＰ 的化学结构，膨化 ＡＰ 纯度较 高。 膨化剂十二烷基苯磺酸钠与 ＡＰ 在膨化过程中 未发生化学反应，两者具有较好的相容性。 ２. ２ 粒度分析 采用激光粒度仪分别测定膨化 ＡＰ 及原料 ＡＰ 的粒径，结果如表 ２ 所示。 由表 ２ 数据分析可知，膨 化 ＡＰ 的粒径小于原料 ＡＰ，其平均 Ｄ５０为 ２２. ５５９ μｍ;膨化 ＡＰ 粒径分布区间变窄，说明膨化 ＡＰ 的粒 径分布集中。 主要原因是，晶体的生成主要分为生 成晶核和晶核成长。 膨化 ＡＰ 在真空条件下强制析 晶，晶核生成推动力较大，生成量多，晶核成长时间 较短;因此，生成的膨化 ＡＰ 粒径较小，且粒径分布 宽度窄。 表 ２ 原料 ＡＰ 和膨化 ＡＰ 的粒度 Ｔａｂ. ２ Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ μｍ 样品Ｄ１０Ｄ５０Ｄ９０ 膨化 ＡＰ４. ０２５２２. ５５９６２. ５３８ 原料 ＡＰ１２. １８９１７０. ７３７５１９. １８６ ２. ３ 扫描电镜分析 原料 ＡＰ 和膨化 ＡＰ 的扫描电镜图片见图 ２。 由图 ２ 可知，原料 ＡＰ 颗粒表面光滑，类似球 形，分布不均;而膨化 ＡＰ 表面有沟壑，内部有孔洞 结构，可以增加其比表面积，从而提高燃速。 分析膨化 ＡＰ 具有此形貌的原因加入膨化剂 十二烷基苯磺酸钠以降低溶液表面张力，然后在 适当的温度和真空度下，使溶液达到沸腾状态，产生 １１２０２１ 年 ２ 月 膨化高氯酸铵的制备及其性能研究 饶谱文，等 ａ 原料 ＡＰ ｂ 膨化 ＡＰ 图 ２ 原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 扫描电镜图 １ ０００ Ｆｉｇ. ２ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ １ ０００ 大量相对稳定的气泡。 随着真空度的升高，当真空 度达到气泡破碎的极限值时，气泡破裂，水蒸气快速 蒸发，水分子在短时间内逸出，ＡＰ 溶液由不饱和状 态到饱和状态，最后到过饱和状态，使 ＡＰ 晶体快速 析出。 当 ＡＰ 结晶析出之后，体系进入干燥状态。 在干燥阶段，首先颗粒表面的水分蒸发，使 ＡＰ 颗粒 表面再次结晶;由于表面水分子蒸发，与颗粒内部存 在水浓度梯度，颗粒内部水分子向外迁移，使颗粒内 部发生体积收缩，导致颗粒内部形成孔洞。 在图 ２ ｂ中，膨化 ＡＰ 表面沟壑是在体系结晶过程中出现 的，而孔洞则是在真空干燥过程中形成的。 由此可 见，膨化方法可以制备表面有沟壑、内部有孔洞结构 的膨化 ＡＰ。 ２. ４ 比表面积分析 采用比表面积测试仪测定同粒径原料 ＡＰ 及膨 化 ＡＰ 的比表面积，结果如表 ３ 所示。 由表 ３ 数据 可知，相比于同粒径原料 ＡＰ，膨化 ＡＰ 比表面积增 大 ９２. ２％。 主要原因是膨化 ＡＰ 表面不规则，内部 具有孔洞结构，因此比表面积增大。 表 ３ 原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的比表面积 Ｔａｂ. ３ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｏｆ ｒａｗ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ 样品比表面积/ ｍ２ｇ －１ 原料 ＡＰ０. ９９０ ４ 膨化 ＡＰ１. ９０３ ７ ２. ５ 吸湿性的测定 在恒温、恒湿条件下测定原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的 吸湿性。 测定条件温度 ２５ ℃，相对湿度 ６０％，常 压。 测试时称取相同质量的样品，每隔一段时间称 取样品质量，根据公式计算样品吸湿率。 实验结果如表 ４ 所示。 由表 ４ 可知，膨化 ＡＰ 在 ４８ ｈ 吸湿率为 ０. ５９％，高于原料 ＡＰ。 主要原因 是膨化 ＡＰ 表面结构复杂，比表面积大，表面更容易 润湿。 十二烷基苯磺酸钠作为膨化剂有一定的防吸 湿能力，但由于膨化剂量少，防吸湿能力有限;与原 料 ＡＰ 相比较，膨化 ＡＰ 总体表现出吸湿性增大。 表 ４ 原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的吸湿率 Ｔａｂ. ４ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ ％ 样品 时间/ ｈ ８１６２４３２４０４８ 原料 ＡＰ０. １９０. ２９０. ３７０. ４３０. ４９０. ５３ 膨化 ＡＰ０. ３１０. ４３０. ５１０. ５６０. ５８０. ５９ ２. ６ 撞击感度分析 利用关于危险货物运输的建议书 试验和 标准手册中的德国 ＢＡＭ 撞击感度仪进行临界撞 击能量实验，测定膨化 ＡＰ 的极限撞击能。 极限撞 击能定义为在至少 ６ 次实验中，实验结果至少有一 次结果为爆炸的最低撞击能。 使用的撞击能为落锤 的质量与落锤高度的乘积。 极限撞击能越低，样品 撞击感度越高。 可将实验结果分为无反应和爆炸。 本次实验落锤质量均为 ５ ｋｇ，温度 ２５ ℃。 表 ５ 原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的临界撞击能量 Ｔａｂ. ５ Ｃｒｉｔｉｃａｌ ｉｍｐａｃｔ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ 样品ｈ/ ｃｍ结果Ｅ/ ＪＥｃ/ Ｊ 原料 ＡＰ ４０ ３０ １/２ ０/６ ２０. ０ １５. ０ ２０. ０ 膨化 ＡＰ ３０ ２０ １５ １/２ １/２ ０/６ １５. ０ １０. ０ ７. ５ １０. ０ 由表 ５ 可知，在落锤为 ５ ｋｇ 条件下，膨化 ＡＰ 在 ２０ ｃｍ 落锤时产生爆炸，在 １５ ｃｍ 落锤时并未发生 爆炸，膨化 ＡＰ 的极限撞击能 Ｅｃ为 １０ Ｊ，与极限撞击 能为 ２０ Ｊ 的原料 ＡＰ 相比，膨化 ＡＰ 撞击感度升高。 由于膨化是在表面活性剂条件下进行的发泡强 制析晶的物理化学过程，膨化 ＡＰ 内部含有孔洞，颗 粒表面具有沟壑;当受到外界强力撞击时，这些孔洞 或沟壑就可能形成高温、高压的热点，发生爆炸。 相 比于原料 ＡＰ，膨化 ＡＰ 容易形成更多热点。 根据热 点理论[９]，膨化 ＡＰ 感度升高。 ２. ７ 热分析 采用差示扫描量热仪ＤＳＣ及热失重分析仪 ＴＧ分析了原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的热分解性能。 测 试条件均为样品质量 ０. ６ ｍｇ，Ｎ２气氛，Ｎ２流速为 ２０ ｍL/ ｍｉｎ，升温速率为 ２０ ℃ / ｍｉｎ，温度为 ５０�� ５００ ２１ 爆 破 器 材 第 ５０ 卷第 １ 期 ℃。 原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的 ＤＳＣ 结果见图 ３。 图 ３ 原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的 ＤＳＣ 曲线 Ｆｉｇ. ３ ＤＳＣ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ 由图 ３ 可知，原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的热分解曲线 均有 ３ 个特征峰，与文献[１０-１１]一致。 第 １ 个峰为 吸热峰，表示在该温度下 ＡＰ 由斜方晶转变为立方 晶，为吸热过程。 第 ２ 个峰与第 ３ 个峰分别为 ＡＰ 的低温分解与高温分解温度，均为放热峰。 原料 ＡＰ 晶型转变温度为 ２４８. ７５ ℃，低温分解峰为 ３１２. ３６ ℃，高温分解峰为 ４１６. ４６ ℃。 ＡＰ 膨化后，晶型转变 温度无明显变化;低温分解峰延后至 ３２８. ３３ ℃，提 高了１６. ０ ℃;高温分解峰延后至４２３. １２ ℃，提高了 ６. ７ ℃。 其中，膨化 ＡＰ 总分解热为 ８９７. ９ Ｊ/ ｇ，原料 ＡＰ 的分解热为 ５７５. ６ Ｊ/ ｇ。 与原料 ＡＰ 相比，膨化 ＡＰ 的分解热提高了 ３２２. ３ Ｊ/ ｇ。 ＡＰ 热失重分析如图 ４ 所示。 由图 ４ 可知，ＡＰ 有两个失重阶段，分别对应低温分解与高温分解。 其中，膨化 ＡＰ 的最大失重峰高于原料 ＡＰ，与 ＤＳＣ 曲线一致。 分解峰峰温滞后的主要原因是，十二烷 基苯磺酸钠分解温度为 ４５０ ℃，对 ＡＰ 的分解有一 定的抑制作用，导致分解峰峰温升高。 ２. ８ 燃速的测定 燃速是固体推进剂极为重要的参数，一般分为 线性燃速和质量燃速。 目前常用线性燃速表示，定 义为单位时间内沿火焰燃烧表面法线方向固体消失 的距离。 采用美国菲力尔公司生产的 ＳＣ７０００ 型远 红外热像仪测定推进剂的燃烧时间，使用 Ａｌｔａｉｒ 软 件进行数据分析。 ＡＰ/ ＨＴＰＢ 复合推进剂主要由 ＡＰ、ＨＴＰＢ、固化 剂甲苯二异氰酸酯、稀释剂葵二酸二辛酯组 成，各组分质量比为 ８０︰１３︰５︰２。 将各组分原料 均匀混合后，在５０ ℃水浴干燥箱中固化７ ｄ，固化后 进行燃速测定。 其他组分含量不变，仅对比膨化 ＡＰ 与同粒度的原料ＡＰ。测定条件为常温２５ ℃、常 ａ原料 ＡＰ ｂ膨化 ＡＰ 图 ４ 原料 ＡＰ 及膨化 ＡＰ 的 ＴＧ-ＤＴＧ 曲线 Ｆｉｇ. ４ Ｔｈｅｒｍａｌ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ＡＰ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄｅｄ ＡＰ 压０. １ ＭＰａ，红外摄影仪为５０ 帧/ ｓ，每组做４ 次平 行实验，燃速取平均值。 推进剂药柱长度均为 １２ ｍｍ。 实验结果如表 ６ 所示。 表 ６ 不同 ＡＰ/ ＨＴＰＢ 复合推进剂的燃速 Ｔａｂ. ６ Ｂｕｒｎｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＡＰ/ ＨＴＰＢ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ 样品ｔｉ/ ｓｖｉ/ ｍｍｓ －１ ��ｖ/ ｍｍｓ －１ 原料 ＡＰ ９. ３８ ９. ２９ ９. ２１ ９. ３０ １. ２７９ １. ２９２ １. ３０３ １. ９２０ １. ２９１ 膨化 ＡＰ ８. ８０ ８. ９１ ９. ０８ ８. ９３ １. ３６４ １. ３４７ １. ３２２ １. ３４４ １. ３４４ 由表６ 可知，膨化 ＡＰ/ ＨＴＰＢ 复合推进剂平均燃 速为 １. ３４４ ｍｍ/ ｓ，同粒度的原料 ＡＰ/ ＨＴＰＢ 推进剂 燃速为 １. ２９１ ｍｍ/ ｓ。 膨化 ＡＰ 推进剂的燃速提高 ４. １％。 主要原因是，推进剂燃速与比表面积有关; 比表面积越大，燃速越高。 ３１２０２１ 年 ２ 月 膨化高氯酸铵的制备及其性能研究 饶谱文，等 ３ 结论 １通过膨化的方法成功制备出表面具有沟壑、 内部具有孔洞结构的膨化 ＡＰ。 膨化 ＡＰ 粒径 Ｄ５０＝ ２２. ５５９ μｍ。 相比于原料 ＡＰ，膨化 ＡＰ 粒径较小，粒 径分布宽度窄。 ２相比于原料 ＡＰ，膨化 ＡＰ 高温分解峰温度延 后６. ７ ℃，低温分解峰延后 １６. ０ ℃，分解热提高了 ３２２. ３ Ｊ/ ｇ。 比表面积增大 ９２. ２％，吸湿性增大。 ３对膨化 ＡＰ 进行感度测试及燃烧性能测试。 与同粒径原料 ＡＰ 相比，膨化 ＡＰ 感度增加。 测定 ＡＰ/ ＨＴＰＢ 复合推进剂燃速，相比于同粒径原料 ＡＰ， 膨化 ＡＰ 制备的复合推进剂燃速提升了 ４. １％。 参 考 文 献 [１] 李珊. 球形化高氯酸铵的制备与表征及其热分解性能 研究[Ｄ]. 北京北京理工大学，２０１５. 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