静电纺丝制备多孔硝化棉纤维(2)

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4. 硝化棉纤维燃烧性能表征 16

4.1 前言 16

4.2 实验 16

4.2.1实验仪器与试剂 16

4.2.2实验步骤 17

4.3 实验结果与讨论 18

4.4本章小结 20

结论 21

致谢 22

参考文献 23

1. 绪论

1.1 引言

含氮量 11 %-13.5 % 的硝化纤维素( NC，也叫硝化棉) 作为一种重要的火炸药原材料，被广泛应用于推进剂、发射药及炸药领域。传统 NC 是由直径 40-50μm 左右纤维构成的棉球，由于其属于典型的半刚性链高分子材料，作为推进剂粘合剂时，其热塑性有限，且含氮量越高，越难被硝酸酯增塑剂吸收，使得推进剂成型加工困难，药柱力学性能较差［3］。若将传统 NC 棉球纤维纳米化，获得具有纳米级直径的NC纤维^优尔!文`论^文'网www.youerw.com，可使 NC 纤维具有更大的比表面积，有利于硝酸酯增塑剂的吸收; 同时，纳米化可改善 NC 的燃烧性能、提高能量转换效率，进而提高NC基火炸药的性能。

纳米技术的快速发展，为提高含能材料燃烧、爆炸、能量等性能提供了新的理论基础与技术手段。含能材料的纳米化可以改善包括其熔点、分解温度等在内的多种热力学性能，有利于材料的快速分解和完全燃烧( 或爆炸) ，从而提高其能量性能。研究表明，纳米含能材料将提供如下潜在性能优势: 极高的能量释放速率、超常的燃烧( 能量转化) 效率、能量释放的高度可调性和降低敏感性，纳米含能材料也可以增强火炸药的力学性能。

因此如何制备出可控的多孔结构纳米NC纤维能会很大程度的提高NC的性能，如果能将静电纺丝法制多孔NC纤维的技术研究成熟，将推动NC纳米纤维在军工与民爆领域的应用。

1.2 硝化棉简介

硝化棉（NC，纤维素的硝酸酯，被称为“硝酸纤维素酯”）C6H7O2（ONO2）a（OH）3-an，其中a为酯化度，n为聚合度。是一种易燃易爆的危险化学品，在历史上（19世纪后期到20世界初中期甚至今天）曾经是非常重要的军用主力火炸药；既曾经大量用于制造发射药，推动枪弹和炮弹飞行；也曾经大量用于装填炮弹炸弹和各类爆破器具，是人类在黑火药之后学会制备的第二种火炸药。

硝化棉最早的制备方法出现在1833年，由法国化学家布拉克诺用棉花、淀粉、木材等碳水化合物溶解在浓硝酸中制得，因此当时他将硝化棉命名为“木炸药”。但是由于缺乏有效的脱水工艺等一系列问题，早期的硝化棉威力低而且很不稳定，不具备实用价值。

后来由雄班、阿贝尔、盖斯等各国化工专家的不懈努力改进下，以硝化棉为基础制备的无烟火药和新式炸药促成了军事火炸药体系的历史性跨越。比如现代枪炮的远射程性能，就是从无烟火药取代黑火药开始的。

随着TNT等新一代火炸药的兴起，硝化棉由于性能指标的落后而在军用火炸药这个舞台上成为了次要的边缘化角色；但是在其它领域——比如工业生产，硝化棉却成为了长期无法替代的重要原料。

1.3 静电纺丝技术

静电纺丝技术制备纳米纤维的原理如图1-1所示，

静电纺丝技术原理示意图