硝酸铵(AN)在炸药和推进剂领域中,因为它成本低廉、来源广泛、爆轰性低、燃烧时少烟或无烟,一直受到重视。AN的稳定性不仅决定于它的化学性质,而且也决定于它的物理性质。除了吸湿结块性以外,它还存在五种晶型之间的转变,在常压下,温度的变化会发生晶型之间的转变,纯度、热历程和含水量对这种转变也有很大的影响。尤其是Ⅳ-Ⅲ相之间在常温下的互变,导致AN晶粒体积变化而使推进剂力学性能劣化,使其应用受到限制。因此对AN晶相转变和吸湿性的研究始终受到重视。本文通过聚丙烯酸铵(PAANH4)、丙烯酸树脂、无机盐、聚丙烯酸钾(PAAK)对AN进行改性,并对改性AN样品进行差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射法(XRD)和吸湿性的检测表征,研究其对AN相转变行为和吸湿性的影响。研究表明:PAANH4、丙烯酸树脂对AN相转变影响较小,但能有效地降低AN的吸湿性,当添加量为3%时,分别使AN的24h平均吸湿率降低22%和 27.2%。当无机钾盐添加量达到3%时,不仅能够防止AN 53℃附近的Ⅳ-Ⅲ互变,并可将84℃附近的Ⅲ-Ⅱ相转变温度提高到100℃左右,但不能降低AN的吸湿性。无机钠盐对AN的相转变行为和吸湿性影响较小。当PAAK添加量为3%时,能够防止AN 在53℃左右的Ⅳ-Ⅲ相转变,并将AN在84℃左右的Ⅲ-Ⅱ相转变温度升至104℃左右,同时将AN的24h平均吸湿率降低3%。本文在PAAK分子链中引入疏水性链段丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA),合成了丙烯酸钾-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯三元共聚物[P(AAK-MMA-BA)],系统研究了其对AN相转变行为和吸湿性的影响。结果表明:当P(AAK-MMA-BA)添加量达到3%时,可以彻底地消除AN在53℃附近的Ⅳ-Ⅲ相转变,并将AN 84℃左右的Ⅲ-Ⅱ相转变温度提高到96℃左右,同时将AN的24h平均吸湿率降低9.4%。综合考虑对AN相稳定和吸湿性两方面的影响,P(AAK-MMA-BA)改性效果最好,表明设计的新型添加剂具有显著地相稳定和防吸湿双效功能。P(AAK-MMA-BA)具有相稳定和改善吸湿性双效作用的机理为:一方面是由于K+对NH4+的取代作用及聚合物中的极性基团羧基与AN中的离子发生偶极作用,使体系的氢键网络增强,NO3-转动受到阻碍,因此AN不易发生晶型变化;另一方面是由于共聚物中的疏水性链段在AN表面形成一层疏水区,阻止AN分子对水分子的吸附,从而使AN的吸湿率降低。