自20世纪七、八十年代面世以来,可燃药筒由于兼具药筒和火药双重功能得到了迅速发展。美、俄、日本等在坦克炮、榴弹炮、自行火炮、航炮上装备的20～155 mm口径火炮中逐渐使用了可燃药筒[1-4]。K树脂基可燃药筒由于燃烧洁净性好、力学强度高等优点,成为国内近年来研发新型模压可燃药筒配方的重要体系,已在155 mm模块发射装药可燃容器以及100 mm、125 mm大口径高膛压整装式发射装药中获得广泛应用[1,5],解决了模块发射装药中的小号装药在低温(-40 ℃)及低压(60 MPa)下的燃烧洁净性问题,有效保证了小号模块发射装药的初速稳定和弹道一致性[6-8]。此外,对于较低膛压(50 MPa)整装式大弹重发射装药,如炮射导弹(45 kg),K树脂基可燃药筒不仅可以为其提供较好的力学强度支撑,也能较好地解决低膛压武器可燃药筒的燃尽性问题[9-11]。

随着对K树脂基可燃药筒在高膛压火炮发射装药中的应用研究不断深入,发现K树脂基可燃药筒存在一些不足,如,起始燃烧过快,燃烧平均活度比发射药高等,这些因素对主装药的燃烧规律影响较为明显,导致发射装药最大膛压的升高,不利于提高发射装药的整体能量利用率[12,13]。如何在不降低可燃药筒能量水平的前提下,降低其燃速和压力指数,实现与发射装药的匹配,已成为可燃药筒燃烧性能调控急需解决的问题[14,15]。目前用于可燃药筒燃速调控的无机类降速剂主要有二氧化钛、氧化镁、氢氧化铝等,有机类降速剂主要有聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate),PMMA)、聚甲醛、壳聚糖等。两类降速剂相比,无机类降速剂容易在可燃药筒燃烧过程中形成难挥发性固体残渣,影响可燃药筒的燃烧洁净性[16]。

基于此,本文通过抽滤模压工艺,在K基树脂可燃药筒配方体系中引入PMMA树脂降速剂,制备了125 mm大口径可燃药筒,分析了PMMA对可燃药筒孔结构、力学强度及燃烧性能的影响,以期为K树脂基可燃药筒在大口径火炮中的实际应用提供参考。

1 实验过程

1.1 材料与仪器

硝化棉(氮质量百分数12.5%),硫酸盐木浆纸(a-纤维素质量百分数大于95%),K树脂粘结剂(固含量50%),二苯胺,西安北方惠安化学工业有限公司。PMMA,固体粉末,平均粒径345 μm,法国阿克玛V020型。

Micromeritics AutoPore IV9510型压汞仪,美国麦克仪器公司;INSTRON3367型精密万能材料试验机,美国英斯特朗公司;TYHW-8000微机全自动量热仪,鹤壁市天宇仪器仪表制造公司;Elementar Elcube有机元素分析仪,德国Elementar仪器公司。

1.2 可燃药筒的制备

以硝化棉、硫酸盐木浆纸、K树脂粘结剂及添加剂、二苯胺和PMMA为原材料,采用抽滤模压工艺制备两个125 mm可燃药筒,样品配方见表1。

可燃药筒的抽滤模压工艺包括制浆、真空抽滤湿坯及压制固化成形。首先将硫酸盐木浆纸在粉碎釜中粉碎成浆液,并与其他原料(硝化棉、粘结剂、分散成型助剂等)及水一起混合,制成一定浓度的浆液,搅拌均匀,用多孔模抽吸头在此浆液中进行真空抽滤制得湿坯,其真空度大于0.08 MPa,保压时间30 s;然后将湿坯转入热模压制成形固化工序,模温为130 ℃,蒸汽压为0.1～0.2 MPa,保压时间为5～7 min。为了加速干燥过程,进行抽真空,得到成形制品。将制品在温度为(60±5)℃的烘箱中烘干6 h,然后在自然条件下平衡一定时间后进行车加工,最后在药筒表面刷覆防水涂层。

 

表1 125 mm可燃药筒配方

  

试样代号质量百分数/%硝化棉硫酸盐木浆纸粘结剂PMMAC16817．514．50C26812．514．55

1.3 结构及性能测试

(1)孔结构特征:以压汞仪和氮气分子吸脱附孔径分布测试仪表征可燃药筒的孔结构参数,测试室温(25±2)℃,试样尺寸6.5 mm×6.5 mm×2.5 mm。

采用压汞法测量的可燃药筒孔结构参数见表2,其中ρa为真密度,ρs为表观密度,S为总比表面积,V为空隙的总孔容,d为平均孔径,θ为孔隙率。由表2可见,与可燃药筒C1相比,可燃药筒C2的真密度、表观密度和平均孔径分别提高2.0%、5.8%和164.4%;总比表面积、总孔容和孔隙率分别降低67.4%、13.7%和8.6%。这可能是由于PMMA树脂相对密度为1.19～1.22,高于配方体系中粘结剂及添加剂的密度,因此引入PMMA树脂有助于提高可燃药筒真密度和表观密度。此外,PMMA树脂固体粉末的加入填充了硝化纤维素和木质纤维空腔,导致可燃药筒孔隙率、总比表面积和和总孔容减小,有助于减小可燃药筒燃烧过程中的燃烧面积和燃气渗透速率。而可燃药筒C2的平均孔径增大,可能是由于加入的PMMA树脂颗粒较大所致。

(2)爆热性能:以微机全自动量热仪测定可燃药筒爆热,称取药筒试样(6±0.005)g,每个试样测试3次取平均值。

对两种可燃药筒分别进行压缩和拉伸力学性能测试,结果见表3,其中G为压缩力,σm为抗拉强度,εb为断裂伸长率。由表3可见,对比可燃药筒C1,加入PMMA的可燃药筒C2的压缩力、抗拉强度和延伸率均得到不同程度提高。这是由于受热加压下PMMA树脂可以软化熔融,与药筒中的粘结剂和纤维素等形成致密结构,在压缩及拉伸力学性能测试中其强度与延伸率性能得到提高。因此,PMMA固体粉末的加入提高了K基可燃药筒的力学性能。

利用密闭爆发器研究了两种可燃药筒的定容燃烧特性,装填密度为0.20 g/cm3。两种可燃药筒在常、高及低温下的的压力-时间(p-t)曲线和压力变化率-燃面变化(dp/dt-B)曲线见图1。由图1(a)中两个药筒试样的对比可知,加入PMMA降燃速剂的可燃药筒C2的燃烧速度降低,燃烧结束点时间延长,这主要是由于PMMA树脂降低了可燃药筒的孔隙率及总孔容,减小了药筒燃烧过程中的燃烧面积和燃气渗透率。而最大压强的上升可能是由于可燃药筒C2真密度较高,其火药力较大造成的。图1(b)中dp/dt-B曲线反映了燃气生成速率与燃面的关系,由于可燃药筒结构多孔,燃面较大,初期的燃气生成速率迅速增加,达到最大值后又迅速降低,表现出渐减性燃烧特点。可燃药筒C2由于孔隙率及总孔容减小,其燃气生成速率也明显较小。两种可燃药筒在常、高及低温下的燃烧性能数值见表5,其中fv为火药力,pmax为燃烧最大压强,t为燃烧结束点时间,u为燃烧系数,n为压力指数。由表5可见,与可燃药筒C1相比,可燃药筒C2在常、高、低温下的火药力分别提高9.4%、12.0%和16.9%,燃烧结束点时间分别延长48.8%、100.9%和52.9%,燃速系数分别降低75.5%、77.8%和63.2%,压力指数均在1.0以下。结果表明,PMMA树脂降速剂的加入能够提高K树脂基可燃药筒的火药力,延长燃烧结束点时间,显著降低燃速,且高温燃速低于常温燃速,压力指数小于1.0。

基于MDS方法获得的传感器网络节点距离定位是非线性的,因此，建立直接模型来反映节点位置的成对距离误差是非常复杂的.在本文中,从给定的测量距离矩阵D中跟踪双中心距离平方矩阵Bk的变化,跟踪系统的状态为矢量，即

(5)燃烧特性:利用密闭爆发器测试可燃药筒燃烧特性。密闭爆发器体积为700 mL,点火药为2号硝化棉,点火压力10 MPa,试验方法依据GJB5472.9-2005进行。测试温度为常温(25±2)℃、高温(50±2)℃、低温(-40±2)℃。药筒试样为高度150 mm的C形环。其中烘前残渣质量为密闭爆发器实验后收集本体内的残渣质量。然后将残渣放入烘箱,(60±5)℃下进行烘干处理,不挥发残渣物质的质量即为烘后残渣质量,挥发份含量为残渣中可挥发物质的质量百分比。称取密闭爆发器试验残渣试样(5±0.2)mg,采用有机元素分析仪进行元素分析。

2 结果与讨论

2.1 孔结构参数

写完这封信的时候，她哭了，一边哭一边笑。她知道自己正在挥手同那个叫阮小棉的女子告别，同那段缠了她十年的灰色的过去告别。

 

表2 125 mm可燃药筒孔结构参数

  

试样代号ρa/(g·cm-3)ρs/(g·cm-3)S/(m2·g-1)V/(mL·g-1)d/nmθ/%C11．701．185．220．25195．3130．27C21．731．251．700．22516．3327．64

2.2 力学性能

(3)压缩力:从药筒中部切取(50±1)mm圆环,上下截面平整,测试温度(25±2)℃,加载速度20 mm/min。试样破坏时载荷值即为压缩力,每个试样测试5次取平均值。

 

表3 125 mm可燃药筒力学性能测试结果

  

试样代号G/kNσm/MPaεb/%C114．030．83．1C217．932．13．4

2.3 爆热性能

采用微机全自动量热仪测定的可燃药筒爆热性能见表4,其中Qv为定容燃烧爆热。由表4可见,可燃药筒C2的爆热为1965 J/g,略低于可燃药筒C1的2090 J/g,降幅为6.0%。结合表1配方信息可知,这可能是由于PMMA树脂替代部分硫酸盐木浆后引起的爆热下降。

哥哥不是懒，哥哥买彩票，实在没办法。我，孩子，还有孩子她妈，得吃饭啊，我的头都焦大了。不过，我已经想出了一个办法，一个不是办法的办法，虽然很危险，但我没有别的路了。如果我死了，你得帮我照顾好你侄女，至于你嫂子——

总的来说，为了能改变当前的体育与健康教育的尴尬现状，提高学生在体育活动中主动参与的积极性，增强初中生的身体素质，学校老师需要将体育与健康教学模式和思路进行不断地探索与创新，从而为学生的健康成长创造良好的教学环境。

 

表4 125 mm可燃药筒爆热性能

  

试样代号Qv/(J·g-1)C12090C21965

2.4 燃烧性能

(4)力学性能:从可燃药筒样品中部位置切取120 mm圆环,按ASTM1708-95标准裁剪成哑铃状,进行抗拉强度测试,测试温度为(25±2)℃,拉伸速度为10 mm/min。用试样破坏时的拉力值计算抗拉强度,测试方法依据GJB5472.3-2005,每个试样测试3次求平均值。

  

图1 可燃药筒常温密闭爆发器燃烧结果

 

表5 125 mm可燃药筒定容燃烧性能

  

样品代号试验温度fv/(J·g-1)pmax/MPat/msu/(mm·s-1)nC1常温高温低温620．8618．2611．4153．2153．9154．03．73．43．739．828．540．80．830．970．83C2常温高温低温679．0692．3714．7177．5169．6169．15．56．85．69．86．315．00．940．990．80

表6反应了可燃药筒定容燃烧后残渣质量结果。由表6可知,与可燃药筒C1相比,可燃药筒C2在常、高、低温下的静态燃烧残渣明显减少,分别减少18.4%、35.2%和14.0%,烘干后不挥发性残渣物质量分别减少66.1%、30.5%和18.4%。采用有机元素分析仪对常温燃烧残渣元素进行分析,其结果见表7。由表7可知,可燃药筒C2残渣中的碳元素含量也明显降低。这说明PMMA树脂替代部分硫酸盐木浆,可以有效降低K基树脂可燃药筒在常、高及低温下的静态燃烧残渣量,有利于减少残渣中碳化物的产生。

“舅翁”一词最早出现于宋代，自此在文献中层出迭见，但词语工具书未见收录，如清人《称谓录》、当下《汉语大词典》和《汉语称谓大词典》等皆不载此词。我们认真梳理古代文献，从相关资料中搜集些许确证，进而发现“舅翁”从古至今主要有四种意思:一是舅爷爷或外祖父;二是舅舅;三是内兄(弟)，即妻子的兄弟;四是女性的公公。惟独没有“岳父”这一义项。

定理1 初值问题式(16)的 f(x(t),u(t),t)在区域 R中的区间I上可以展为自变量t收敛的Taylor级数,则初值问题(16)在tk点的邻域|t-tk|<ρ(ρ=a(1-e-d/(2aM)))内有一个且仅有一个级数解为

 

表6 125 mm可燃药筒定容烧残渣测试结果

  

样品代号试验温度烘前残渣质量/g烘后残渣质量/g挥发份质量百分数/%C1常温高温低温8．047．065．492．352．341．7270．7766．8668．66C2常温高温低温3．524．584．720．801．6231．4077．2764．6370．34

 

表7 125 mm可燃药筒定容燃烧残渣有机元素测试结果

  

试样代号质量百分数/%CHONS其他C189．390．85-1．290．208．27C266．093．393．881．570．0725．00

3 结论

通过本文研究可知:

(1)PMMA树脂降速剂的加入使得可燃药筒的真密度、表观密度和平均孔径提高,总比表面积、总孔容和孔隙率下降;

(2)加入PMMA树脂降速剂的可燃药筒C2的压缩力、抗拉强度和延伸率均得到不同程度提高,这表明PMMA树脂降速剂的加入可以有效提高K基可燃药筒的力学性能;

(3)与可燃药筒C1相比,可燃药筒C2的爆热降低6%,但在常、高、低温下的火药力分别提高9.4%、12.0%和16.9%,燃烧结束点时间分别延长48.8%、100.9%和52.9%,燃速系数分别降低75.5%、77.8%和63.2%,压力指数均在1.0以下。这说明PMMA树脂降速剂的加入能够提高K树脂基可燃药筒的火药力,降低可燃药筒燃速和压力指数;

(4)PMMA树脂替代部分硫酸盐木浆,可以有效降低K树脂可燃药筒在常、高及低温下的静态燃烧残渣量,减少残渣中碳化物的产生,有利于改善药筒的燃尽性。

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