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本文以细菌纤维素为原料成功合成了NBC并在此基础上添加高能炸药黑索今(以下简称为RDX)制备了NBC/RDX纳米复合含能材料。主要研究内容如下:
(1)系统研究反应温度、反应时间、硝硫混酸比、固液比对NBC含氮量的影响。其中硝硫混酸比为影响NBC含氮量的主要因素。反应温度、反应时间和固液比则对NBC最终含氮量影响不大。
(2)通过分析XRD、GPC等测试结果发现酯化反应过程破坏了细菌纤维素原有的结晶区,但并未对分子聚合度造成太大影响。安定性试验表明此法合成出的NBC安定度达到A级硝化纤维素标准,安定性能优异。
(3)采用溶剂/非溶剂法制备出了NBC/RDX纳米复合含能材料。利用SEM、AFM观察发现NBC/RDX纳米复合含能材料呈纤维相互交织的立体网状结构,RDX则在网状NBC纤维上沉积生长,晶粒度皆在100nm以下。且随着复合材料中RDX含量增加,其晶粒度呈增大趋势。
(4)对样品进行DSC测试并采用Kissinger方程计算出NBC热分解活化能Ea=212.53 kJ/mol,NBC/RDX纳米复合含能材料热分解活化能为Ea1=184.12 kJ/mol,Ea2=157.88 kJ/mol。NBC拥有较高分解活化能使得产品不易发生分解,安定性能优异;制备出的复合含能材料达到纳米尺度,导致它的分解活化能有所降低。
NBC是一种新型硝化纤维素,将它应用在含能材料领域尚不多见。NBC与RDX复合生成纳米复合含能材料在国际上更是未见报道。