臺灣博碩士論文加值系統

硼粉具有高的燃燒反應熱，是富燃料推進劑研究的重點標的，惟硼金屬加入推進劑混拌時會產生高黏度現象，致使拌藥作業困難，故必須針對含硼推進劑在拌藥過程的黏度上升機制及其改進方法進行探討。
本研究主要探討硼金屬粉體與膠合劑-端羥基聚丁二烯(HTPB)之間存在的不相容現象，研究共分為二部份，第一部份為B/HTPB在拌藥過程的黏度上升機制探討，首先以X射線光電子能譜儀(XPS)分析硼粉(微米級及奈米級)表面的成份，並藉由pH計測試硼粉的酸鹼值，再以流變儀檢測硼粉與HTPB混拌過程黏度的變化，據以推估黏度上升原因；第二部份則為探討B/HTPB在拌藥過程的黏度改善方法，首先針對改善流變性能的現行方法進行優劣性分析，再以實驗評估可有效改善B/HTPB流變性能的方法，最後進行B/HTPB的流變性能測試。
實驗結果顯示，硼粉表面經氫氧化鈉中和改性後加入HTPB混拌，確能有效降低混拌黏度，另將表面改性硼粉以過氯酸銨包覆再加入HTPB混拌，則效果更加顯著。

The boron powder has high burning heat, so it is a focus for the research of fuel-rich propellants. However, if the boron powder is added to the propellant and mixed together, it will lead to the phenomenon of high viscosity and increase the difficulty of mixed process. Therefore, it is necessary to study the mechanism of viscosity increasing in the mixed process of the boron-based propellants and then to explore the method to reduce their viscosity.
This study focuses on the incompatible phenomena between boron powder and binder (Hydroxyl Terminated Polybutadiene, HTPB) in the boron-based fuel-rich propellants. The study is divided into two parts. The first part study the mechanism of viscosity increasing. Firstly, the surface composition of the nano-sized and micro-sized boron is analyzed by X-ray Photoelectron Spectroscope(XPS) and then the pH value of the boron powder is measured by pH meter. Afterward rotation rheometer is used to test the variation of viscosity during mixing of boron and HTPB and determine the reason for increase in viscosity. The second part probe into the improvement of mixing viscosity in boron-based propellants. The first aim at comparing the superiority of the way to improve the rheological properties, then experimental method is used to assess the feasibility of the method that can improve the rheological properties effectively, and the final work is the test of rheological properties.
The experimental results show that adding boron powder improved by sodium hydroxide into HTPB can decrease viscosity of the mixed process effectively, and if adding boron powder improved by sodium hydroxide and coated by ammonium perchlorate into HTPB, the effect is more significant.

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目 錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 ix
1. 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 2
2. 文獻回顧 4
2.1 硼燃料在富燃料推進劑的應用 4
2.2 硼與HTPB混拌後流變性能變異原因與改進方法 5
2.2.1 流變性能變異原因 5
2.2.2 流變性能改進方法探討 5
3. 實驗 16
3.1 實驗藥品 16
3.2 實驗儀器 17
3.3 實驗規劃 19
3.3.1 硼粉表面成份分析 19
3.3.2 硼粉酸鹼值分析 19
3.3.3 黏度分析 20
3.3.4 流變性能改善 22
4. 結果與討論 26
4.1 硼粉表面成份分析 26
4.2 硼粉及含硼物質酸鹼值分析 28
4.3 含硼推進劑拌藥程序黏度上升機制研析 29
4.3.1 硼粉及含硼物質與HTPB混拌黏度分析 29
4.3.2 硼粉及含硼物質的含量變化對其與HTPB混拌黏度的影響 32
4.3.3 硼粉及含硼物質與HTPB混拌過程黏度上升的原因分析 38
4.4 含硼推進劑拌藥過程改善黏度方法研析 39
4.4.1 表面改性硼粉與HTPB混拌黏度分析 39
4.4.2 表面改性硼粉包覆AP與HTPB混拌黏度分析 41
4.4.3 有效改善含硼推進劑混拌黏度方法分析 45
5. 結論 46
參考文獻 47
自傳 50

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