文 献 综 述
0.背景
燃料空气炸药（Fuel Air Explosive，简称FAE），不同于一般的传统炸药，它是以挥发性碳氢化合物或固体粉质可燃物为燃料，以空气中的氧气为氧化剂组成的非均相爆炸性混合物。当FAE爆炸时，预装的燃料被抛洒开，和空气以某种比例混合，形成云雾状的混合物，当提供一定强度的外界能量时，混合物被激发而猛烈爆炸，达到作战目的[1]，具有能量高、分布性爆炸、原料来源广泛等特点。FAE是一种新型的爆炸能源。
为了提高FAE的爆轰能量，通常要在液体燃料中加入30%~60%的铝粉，其中固体组分的密度远大于液体组分的密度，若不加入添加剂，混合体系会出现明显固体组分沉积、分离的现象，使得物理稳定性不佳。为了解决固体颗粒的沉降问题，吴欣欣提出在固液密度差一定的情况下，通过减小固体颗粒的直径、增大粘度来增强体系的物理稳定性[1]；刘光烈指出增大固体颗粒比表面积或加入高分子物质以增大药浆粘度[2]。Gelled FAE Fuel这项专利中将氧化丙烯作为极性的燃料原料，与胶凝剂二氧化硅以及两种多官能团（其中一种含有醚键）混合，并参照不同的醇以及胶凝剂的质量分数进行配制，得到了一种安全性能良好、适用于FAE的燃料[3]。因此本课题主要研究选择合适的增稠剂和触变剂，通过不断优化分散工艺，把固液态混合的复合云爆燃料制成凝胶状，以达到一定的阻沉降性和触变性，进而增强其物理稳定性和贮存性能。
1.国内外研究现状
增稠剂又称胶凝剂，是一种能增加胶乳、液体粘度的物质。增稠剂可以使体系保持均匀稳定的悬浮、乳浊状态，或形成凝胶。目前广泛应用于食品、印染、制药、日化和石油开采等行业。按照相对分子质量分类，增稠剂可分为低分子增稠剂和高分子增稠剂；在此基础上按官能团进一步分类，又可分为无机增稠剂、纤维素类、聚丙烯酸酯和缔合型胺酯增稠剂四类[4]。国外学者近年来对增稠剂的选择有一定的研究结果，例如，NAGAI Kouichi等人研制了一种由水溶性聚合物与其它物质经离子或静电作用形成的非水溶性增稠剂[5]，若将其应用到燃料中，有助于形成稳定的凝胶体系。加入胶凝剂后制成的凝胶炸药，分散相颗粒在某些部位上相互连结，搭建形成空间网状结构，分散介质充满网架结构空隙。在不受外力作用时能保持半固体状态；受外力剪切作用时发生触变，又能像液体一样具有流变性，并且具有较高的能量密度。因凝胶炸药优良的抗水性、低廉的生产成本以及良好的填装效率，又兼具固体炸药和液体炸药两者的优点，各国争相对其进行研究开发[6]。
目前，云爆炸药的主要研究集中于制备、物理性质、流动雾化及燃烧等[7][8]。Madlener等人以碳氢燃料为基础制备了使用不同种类胶凝剂的凝胶燃料，并对所制备的燃料的粘度、屈服应力等参数进行了测量[9]。Rahimi等对空气雾化喷嘴中凝胶推进剂的雾化进行了实验研究[10]。刘香翠对纳米铝粉与煤油凝胶燃料的制备进行了研究[11]。张蒙正等对凝胶推进剂热力特性进行了计算，并研究了胶凝剂含量对推进剂热力性能的影响[12]。Santos等采用具有大剪切力的声混技术制备了碳氢燃料基凝胶燃料，并对燃料的流变性、触变性进行了研究[13]。胡洪波等人以汽油为燃料、气相二氧化硅为胶凝剂制备不同配方的凝胶燃料，并对其粘弹性、触变性、屈服应力和剪切变稀等特性进行了研究[14]。综上所述，国内外对凝胶炸药的研究对象不一，从不同的燃料到不同胶凝剂，且侧重的流变参数也不一样。因此，有必要对特定凝胶燃料的流变特性进行较为全面的认识加以深入探究。
2.气相二氧化硅的应用研究
气相二氧化硅为多孔物质，常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子，有较大的比表面积，粒径一般为10-40nm，广泛用于农药、涂料、树脂等工业领域[15]。因其巨大的表面积，在液体燃料中可以形成三维网络甚至形成凝胶，以及在不同氢键能力的介质中形成稳定的刚性凝胶的能力，将固体颗粒分散到气相二氧化硅体系中可以有很好的阻沉降作用[16]，有学者对气相二氧化硅的特性以及在相关材料中的作用进行了细致研究。
钱家盛、陈晓明等人将利用偶联剂与纳米二氧化硅颗粒进行反应，将乙烯基引入颗粒表面。再用超声波分散方法将其分散在含有甲基丙烯酸甲酯（MMA）的乙酸乙酯和甲苯（体积比为1:1）的混合溶液中，加入过氧化甲苯酰（BPO）引发MMA与纳米二氧化硅表面上带有的乙烯基基团发生聚合，制备出了PMMA/纳米二氧化硅复合，并对其进行表征。结果表明，纳米二氧化硅颗粒在复合材料中起到了物理交联点和化学交联点的作用，材料的玻璃化温度升高，耐热性能有所提高[17]。
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