1、近年來(lái)高分子聚合物愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用于彈藥中，如硝化棉類(lèi)含能粘結(jié)劑和塑料彈帶均是典型的高分子聚合物。粘結(jié)劑作為發(fā)射藥的重要組成部分，很大程度上影響著體系的能量性能和力學(xué)性能。硝化棉作為含能粘結(jié)劑，廣泛應(yīng)用于單基、雙基和三基發(fā)射藥中，但由于NC較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，低溫力學(xué)性能較差，限制了發(fā)射藥的發(fā)展和應(yīng)用。聚疊氮縮水甘油醚(GAP)作為一種新型含能的疊氮類(lèi)粘結(jié)劑，具有氮含量高、機(jī)械感度低、熱穩(wěn)定好、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低等優(yōu)點(diǎn)，然而GAP分子鏈

2、中較大的-CH2N3側(cè)鏈的存在，使其主鏈承載原子數(shù)少，分子間作用力很小，導(dǎo)致其抗拉強(qiáng)度較低。
　　 本文利用聚合物增強(qiáng)原理，在硝化棉和GAP兩類(lèi)含能粘結(jié)劑間進(jìn)行復(fù)合改性，以期獲得性能互補(bǔ)的含能粘結(jié)劑，為發(fā)展強(qiáng)而韌的復(fù)合含能粘結(jié)劑提供基礎(chǔ)，滿足不同發(fā)射藥及推進(jìn)劑的需求。近年來(lái)塑料彈帶尤其是尼龍66和聚甲醛在各種新式炮彈上得到了廣泛應(yīng)用。鈦酸鉀晶須的拉伸強(qiáng)度達(dá)7000MPa，并具有良好的耐磨性和耐熱性，且生產(chǎn)成本低，因此嘗試采用鈦酸

3、鉀晶須改性尼龍66和聚甲醛的力學(xué)性能和耐熱性能等，以期更好的滿足彈帶用塑料對(duì)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的需求。針對(duì)硝化棉類(lèi)粘結(jié)劑和塑料彈帶的改性需求，本課題主要開(kāi)展以下幾方面工作:
　　 以4，4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和1，4-丁二醇(BDO)為硬段，聚疊氮縮水甘油醚(GAP)為軟段，合成不同硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)的聚疊氮縮水甘油醚聚氨酯彈性體(GAPE)。DMA分析表明硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33％的GAPE-2的剛性和柔順性均較佳，低溫時(shí)自由

4、體積膨脹系數(shù)(αf）較大，而其低溫脆化參數(shù)（m）值較?。╩=55.6），鏈段運(yùn)動(dòng)活化能為271.0kJ/mol，表明GAPE-2具有較好的低溫塑性和韌性且其脆性較小。真密度測(cè)試表明隨著硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)由30％增加到36％，GAPE的真密度由1.35g·cm-3增加到1.52g·cm3。對(duì)不同硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GAPE進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果顯示當(dāng)硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33％時(shí)，GAPE的力學(xué)性能較佳，斷裂伸長(zhǎng)率為360％，特別是抗拉強(qiáng)度為13.3MPa，

5、約比硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的GAPE-1的抗拉強(qiáng)度高209％，比硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36％的GAPE-3的抗拉強(qiáng)度高87.3％。
　　 通過(guò)溶液共混法制得兩組不同質(zhì)量比的GAPE/硝化棉（氮含量=13.5％）、GAPE/硝化棉（氮含量=12.0％）共混試樣。采用DMA、力學(xué)性能測(cè)試、FTIR、真密度等分析手段對(duì)共混試樣進(jìn)行表征。GAPE/硝化棉（氮含量=13.5％）共混體系的低溫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均低于-3℃，GAPE/硝化棉（氮含量=12

6、.0％）共混體系的低溫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均低于-10℃，硝化棉的低溫力學(xué)性能得到改善。共混體系均出現(xiàn)2個(gè)Tg，GAPE/硝化棉（氮含量=13.5％）共混體系中當(dāng)GAPE含量為40％時(shí)，兩相的Tg較為靠近;GEPE/硝化棉（氮含量=12.0％）共混體系中當(dāng)GAPE的含量為30％時(shí)，兩相的Tg較為靠近，說(shuō)明此配比下的兩相相容性較好。由低溫粘彈系數(shù)的計(jì)算知，這兩個(gè)配比下材料的低溫脆性和柔順性均較好。當(dāng) GAPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％時(shí)，GAPE/硝化棉

7、（氮含量=12.0％）共混體系的抗拉強(qiáng)度為43.3MPa;而此配比下GAPE/硝化棉（氮含量=12.0％）的斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到33.5％，比硝化棉(氮含量=12.0％)的斷裂伸長(zhǎng)率7.7％提高了近5倍。同時(shí)，當(dāng)GAPE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％時(shí)，GAPE/硝化棉（氮含量=13.5％）的抗拉強(qiáng)度為63.5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為30.5％。
　　 在研究了GAPE對(duì)硝化棉的力學(xué)性能改性獲得一種選用GAPE、硝化棉作為高能高強(qiáng)度復(fù)合粘結(jié)劑的體系的

8、基礎(chǔ)上，選用不同硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GAPE，合成兩組不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GAPE/硝化棉/硝化三乙二醇的共混體系。采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀、力學(xué)性能測(cè)試儀及TG等技術(shù)手段對(duì)兩組共混體系進(jìn)行表征。隨著兩種不同硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GAPE含量增加，試樣的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)GAPE-3(硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36％)的含量為5％時(shí)，體系的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均較好，使抗拉強(qiáng)度從24.7MPa提高到32.1MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從37.0％提高到

9、54.4％。同樣當(dāng)GAPE-2(硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33％)含量為5％時(shí)，體系的抗拉強(qiáng)度從24.7MPa提高到32.4MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從37.0％提高到58.5％。熱失重分析表明:硝化棉/硝化三乙二醇體系的分解溫度為127℃，加入GAPE后，熱分解溫度提前到105℃左右，說(shuō)明GAPE能夠促進(jìn)硝化棉/硝化三乙二醇體系的熱分解過(guò)程，降低熱分解溫度。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試表明:硝化棉/硝化三乙二醇體系中兩相玻璃化溫度之差為97.7℃，引入GAPE后，兩

10、相的玻璃化溫度之差縮小，體系的相容性較好。
　　 利用NC的葡萄糖的分子鏈上殘余的-OH與含自由-NCO的GAP-MDI預(yù)聚物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制得GAP/NC依次為30/70、35/65、40/60、50/50的GAP-MDI/NC試樣。當(dāng)GAP的含量為50％時(shí)，產(chǎn)物的斷裂伸長(zhǎng)率為61.7％，高于NC的斷裂伸長(zhǎng)率7.7％，此時(shí)產(chǎn)物的抗拉強(qiáng)度為33.4MPa，低于NC的抗拉強(qiáng)度75.2MPa;動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試表明引入GAP-MDI預(yù)聚

11、物后，試樣高溫α峰向低溫方向移動(dòng)，α轉(zhuǎn)變的峰值增大，說(shuō)明NC的鏈段柔順性變好，試樣均出現(xiàn)一個(gè)低于-9.5℃的低溫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，表明改性后的NC低溫力學(xué)性能改善。
　　 針對(duì)塑料彈帶對(duì)材料的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及耐高溫性的需求，選用鈦酸鉀晶須對(duì)PA66和POM進(jìn)行改性。當(dāng)鈦酸鉀晶須的含量為20％時(shí)，POM的拉伸強(qiáng)度由55.9MPa提高至86.0MPa，提高了53.8％;當(dāng)鈦酸鉀晶須的含量為30％時(shí)，PA66的拉伸強(qiáng)度由68.2M