金属燃料对二氟氨基粘合剂热分解性能影响研究(2)
本论文拟以二氟氨基类化合物中的一代表，3-二氟氨甲基-3-甲基环氧丁烷的均聚物（PDFAMO)为研究对象，系统研究金属燃料对该粘合剂热分解性能的影响，探索改善二氟氨基含能粘合剂热分解性能的途径，认识PDFAMO与金属燃料反应作用规律，为改善含能推进剂的能量水平及性能奠定理论基础。
1.2 国内外研究进展
1.2.1 二氟氨基粘合剂研究进展
推进剂能量的提高，始终是固体推进剂技术发展的主要方向。近年来国外对新型高能固体推进剂的研究方向，主要集中在含能粘合剂和高能氧化剂。人们目前所知的可以增加物质的能量密度的基团主要有硝酸酯基(-ONO2)、二氟氨基(-NF2)、叠氮基(-N3)、硝胺基(-NNO2)、硝基(-NO2)以及偕二氟氨基(-C(NF2)2)和偕二硝基(-C(NO2)2)等。而在这些含能基团当中，最理想的含能基团是二氟氨基[4]。
对于二氟氨基化合物的巨大潜在应用价值，二十世纪五吹冰十年代曾引起国内外研究人员的极大兴趣，并进行了广泛深入的研究。与其他含能基团相比，二氟氨基具有较高的能量、生成热和热安定性，尤其是它能够很显著地提高含硼和铝的推进剂的能量水平。
首例公开报道的二氟氨基化合物是二氟氨基三氟甲烷(CF3NF2)，由Ruff等人首次成功合成[5]，因其所具有的高密度比冲受到了美国先进研究中心及国防部的高度重视，并提出要将二氟氨基化合物发展为固体推进剂中的超级氧化剂。但在20世纪60年代到70年代，几乎当时所有合成出的二氟氨基化合物都无法实现钝感和化学稳定性，其原因主要是二氟氨基化合物具有较强的吸电子作用，形成的-NF2结构很不稳定，因此易失去HF而生成腈，且在合成的过程中，存在产物得率低、中间体机械感度高、毒性大及产物提纯困难等问题[6]。因此导致二氟氨基化合物并未得到广泛应用，并持续了将近二十年的研究低潮。
正当二氟氨基化合物的研究陷入瓶颈的时候，20世纪90年代，美国Aerojet General公司开发出了具有环氧丁烷母环的二氟氨基化合物。该类化合物中含有独特的新戊基(CH3）3CCH2-结构，分子结构中存在着空间位阻，能使二氟氨基稳定存在，阻止HF气体的生成和放出，使得这类二氟氨基化合物具有良好的安定性和较低的撞击感度[7]。与此同时，他们还发现，用10％的氟氮气体直接氟化新戊基胺，便可很容易合成这种含有二氟氨基的新戊基碳化合物。
基于此发现，Manser[8]等人成功合成出了两种非常具有代表性的含新戊基结构的二氟氨基氧杂环丁烷含能单体：3-二氟氨基甲基-3-甲基氧杂环丁烷(3-difluoroaminomethyl-3-meth-yloxetane，DFAMO)和3，3-双(二氟氨基甲基)氧杂环丁烷(3，3-bis(difluoroaminomethyl)ox-etane，BDFAO)和。经分析表明，这两种含能单体不但感度比较低，化学安定性较好，而且合成也比较容易。但是这种聚合物的热分解过程的原理还不清楚。在高分子粘结炸药或固体推进剂的配方中，活泼粘合剂的分解特征会影响氧化剂的性能表现。因此，活泼粘合剂的热分解动力学研究对其性能预测和安全评价是很重要的[9]。而且，这类二氟氨基化合物中的氢，是以氧化剂的形式出现的，因此并不需要另外添加氧化剂，整个氧化过程便可完成而释放出能量，可以有效提高富燃料推进剂中使用的镁、铝和硼的燃烧效率[5]。其主要物性见表1.1。 表1.1 两种二氟氨基甲基氧杂环丁烷的性质[8]
物质 BDFAO DFAMO
物态 固体，熔点44℃ 液体，沸点37℃（0.67kPa）
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