【摘 要】
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高氯酸铵（AP）作为一种氧化剂被广泛应用于固体推进剂中,其吸湿性和热分解性能直接影响推进剂的热稳定性及燃烧性能。为了改善AP的防吸湿性,同时提高AP的热分解性能,本文采用聚多巴胺（PDA）作为一种界面材料包覆于AP,然后利用PDA优异的粘附性能,分别用非含能的纳米金属氧化物和含能的纳米金属配合物对其进行二次包覆,制备出AP/PDA/纳米催化剂的复合材料。主要研究内容如下:（1）AP颗粒的粒径调控。
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高氯酸铵（AP）作为一种氧化剂被广泛应用于固体推进剂中,其吸湿性和热分解性能直接影响推进剂的热稳定性及燃烧性能。为了改善AP的防吸湿性,同时提高AP的热分解性能,本文采用聚多巴胺（PDA）作为一种界面材料包覆于AP,然后利用PDA优异的粘附性能,分别用非含能的纳米金属氧化物和含能的纳米金属配合物对其进行二次包覆,制备出AP/PDA/纳米催化剂的复合材料。主要研究内容如下:（1）AP颗粒的粒径调控。基于重结晶原理,探索表面活性剂、温度对AP结晶析出过程的影响,制备了不同粒径的AP颗粒。通过SEM、光学显微镜、XRD对重结晶后的AP进行形貌和结构的表征,及热性能测试。结果发现利用重结晶后的AP晶型没有发生变化,使用表面活性后AP的粒度降低,其中添加十二烷基苯磺酸钠（SDBS）重结晶后的AP粒度范围在3.43～34.67μm,添加表面活性剂后其AP的放热量有一定提高。（2）AP/PDA的制备及表征。利用原位包覆法制备出不同PDA含量的AP/PDA,并用SEM、XRD、Raman、离子色谱测试表征对其形貌和结构的表征,结果显示,随着多巴胺（DA）质量浓度的增加,PDA的含量逐级增加,通过吸湿性测试,当DA在0.2 g/L时,AP/PDA中PDA的含量为1.33 wt%,吸湿率最低为0.19%。（3）AP/PDA/Fe2O3的制备及表征。用纳米Fe2O3与AP/PDA复合制备出AP/PDA/Fe2O3复合物,通过SEM、EDS Mapping、XRD、XPS对材料的形貌、结构和组成进行表征以及吸湿性、接触角和热性能测试,结果显示Fe2O3能均匀附着在AP/PDA的表面,AP/PDA/Fe2O3吸湿率降为0.16%,接触角为41.8o,其疏水性较AP得到了显著的提升。AP/PDA/Fe2O3较AP其高温分解峰提前了48.5℃,放热量提高了450.4 J/g,表观活化能降低至61.36 k J/mol,降低了约20%。（4）AP/PDA/Ni（Hbta）2和AP/PDA/Co（Hbta）2复合物及表征。用纳米双四唑胺金属配合物Ni（Hbta）2,Co（Hbta）2与AP/PDA复合制备的到AP/PDA/Ni（Hbta）2和AP/PDA/Co（Hbta）2。通过SEM、EDS Mapping、XRD、XPS对材料的形貌、结构和组成进行表征以及吸湿性、接触角和热性能测试。结果显示,金属配合物能能均匀附着在AP/PDA的表面,AP/PDA/Ni（Hbta）2和AP/PDA/Co（Hbta）2复合物吸湿率降为0.12%和0.14%,接触角为45.8°和40.6°。较AP相比,AP/PDA/Ni（Hbta）2和AP/PDA/Co（Hbta）2的高温分解峰温提前了64.4℃和118.1℃,放热量分别提高至1388.4 J/g和1824.6 J/g。本文在水溶液中以原位包覆的方式制备出AP/PDA,利用PDA良好的粘附性,成功制备出AP/PDA/纳米催化剂复合物。较AP具有优异的防吸湿性和良好的热性能,有望应用于固体推进剂中。
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