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固体炸药在聚合物溶液中的吸附行为研究

雷延茹  
【摘要】:利用紫外光谱法测定了丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)在三氨基三硝基苯(TATB)炸药表面上的吸附动力学曲线和吸附等温线。研究了温度、溶剂种类、聚合物相对分子量、吸附剂TATB的比表面积及其单位体积内含量(吸附剂浓度)变化对吸附行为的影响。采用凝胶渗透色谱(GPC)和X射线光电子能谱(XPS)研究了TATB炸药在AS/F2314两种组分的聚合物混合溶液的吸附行为。研究结果表明,AS在TATB炸药表面上达到吸附平衡约需35小时,其吸附等温线呈“S”型。吸附量随温度的升高和吸附剂浓度的增加而降低。溶剂本性和吸附剂的比表面积是影响吸附量的重要因素。AS溶解在相对不良溶剂,其在TATB表面上的被吸附量大于相对良溶剂中的。吸附剂的比表面积越大,吸附量越大。吸附量随聚合物相对分子质量的增加而增加。TATB在AS/F2314两种聚合物混合溶液中吸附时,存在分级吸附和竞争吸附现象。 通过测试接触角和表面张力,研究了AS溶液在不同粒径TATB表面上的浸润性。研究表明,随着聚合物溶液浓度的增加,AS溶液在TATB表面的浸润性变差,浸润速度减小。溶剂种类和炸药粒径的变化对AS溶液在TATB表面的浸润性有一定程度的影响。若聚合物溶液在固体炸药表面浸润性好,则其在炸药表面上的吸附量大。吸附热力学与吸附动力学研究结果相吻合。 采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和XPS等方法对AS在TATB炸药表面上的吸附机理进行了初步研究。研究结果表明,AS与TATB的表面作用主要为分子间的范德华作用力。 通过实验测定、理论计算和借助经验公式等研究手段和方法预估AS在TATB表面上的吸附形态参数。结果表明,对于细TATB(平均粒径为14μm),吸附量越大,吸附层越厚。对于亚微米TATB(平均粒径为0.6μm),吸附层厚度因其比表面积的增大而变薄。AS在TATB表面上的吸附膜结构为链圈结构。吸附能随聚合物分子链节数的增加而增大,AS在TATB晶体的(001)、(010)和(100)三个晶面上的吸附能均为负值,表明TATB晶体对AS是吸引的,三个晶面的吸附能力的大小次序为:(010)>(001)>(100)。


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