不同铝粉含量RDX基浇注PBX炸药的慢速烤燃特性研究

通过差式扫描量热法(DSC)测定不同比例Al/RDX浇注PBX炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温,根据Kissinger方程计算了其表观活化能,分析了表观活化能与Al/RDX比例的关系。采用实验室慢速烤燃试验,获取了不同Al/RDX比例配方的响应特性。结果表明,Al/RDX比例与配方表观活化能及慢速烤燃响应特性有关,Al含量为15%时,表观活化能最小,发生慢速烤燃响应的时间最早,但是响应剧烈程度最低。     

纳米金属粉对RDX热分解特性的影响

用DSC研究了纳米Cu粉、纳米Ni粉、超细Al粉、超细Ni粉和普通Cu粉对RDX热分解特性的影响。实验结果表明,纳米Cu粉使PDX的分解活化能降低了2．3kJ/mol,使RDX分解放热峰的峰温降低了24．9℃。纳米Cu粉对RDX热分解特性的影响比普通Cu粉要大很大;其它几种金属粉,无论粒度如何,对RDX的热分解特性影响均不大;在0．1MPa、2．0MPa和6．0MPa下,随压国增大,RDX／纳米Cu粉样品的峰形变化规律和RDX的不同。在RDX／纳米Cu粉的样品中,随纳米Cu粉含量降低,Cu对RDX热分解特性的影响程序逐渐降低,峰温向高温区移动。但当RDX与纳米Cu粉的质量比从15：1变到20：1时,RDX的峰温却向低温方向移动。探讨了纳米Cu粉对RDX热分解的作用机理。     

自由空间对炸药慢烤响应特性影响的研究

为研究弹药中自由空间对烤燃响应剧烈程度的影响,采用主装药为RDX的高能炸药压制6种不同直径的药柱,以(1±0.2)℃/min的升温速率进行了慢速烤燃试验。实验结果表明:当弹药内的自由空间比值为0、45.71%时出现了爆炸现象,自由空间比值在10.25%时出现了部分爆轰,而自由空间比值为19.95%、29.09%、37.67%时则出现了爆轰现象,响应最为剧烈。由此可见,当壳体、炸药及装药密度不变时,在一定范围内,随着自由空间的增加,响应的剧烈程度增大,超过这个范围,随自由空间的增加,响应的剧烈程度减小。自由空间是影响烤燃响应剧烈程度的重要因素,研究结论能为弹药在热环境中的安全使用提供参考。     

二硝基茴香醚的可视化烤燃试验

为更深入地了解熔铸炸药在慢速烤燃过程的反应现象,以可视化烤燃装置开展了二硝基茴香醚(DNAN)的慢速烤燃试验。试验观察到DNAN的烤燃过程主要经历4个阶段,分别为固液相变阶段、慢速分解阶段、气体快速溢出和药液喷发及点火阶段。测试和计算了DNAN在270℃下的点火延滞期,结果表明空气对流解热方式会延长点火延滞期。相比于DSC测试方法,本试验方法可以避免因样本量少而导致的结果失真,同时能够获得更多的热分解反应的细节信息,对于研究含能材料的热分解及热爆炸过程具有重要意义。     

炸药烤燃特性的隔热层效应研究

为研究炸药烤燃特性的隔热层效应,以钝化RDX炸药为对象,选用硅橡胶腻子GPS-2和耐烧蚀涂料T-09作为隔热材料,对不同厚度隔热层的烤燃试样进行了1℃/min的慢烤实验;并用Fluent软件对各升温速率下不同厚度的烤燃模型进行了数值模拟。结果表明,无隔热层时的炸药烤燃响应剧烈程度比有隔热层时强,而有隔热层时,随隔热层厚度的增加,响应剧烈程度会逐渐增强;且隔热层材料不同,也会使响应剧烈程度不同。隔热层对炸药烤燃响应时间和响应温度的影响存在临界厚度效应,即响应时间和响应温度随隔热层厚度的增加会出现先减小后增大现象;且与隔热层材料、炸药种类、装药尺寸直接相关。随升温速率的增大,临界厚度逐渐减小,临界厚度效应逐渐减弱,升温速率较大时,增大隔热层厚度能有效提高炸药耐热性。     

铝爆热特征值及反应率的研究

为了得到铝的爆热特征值和反应率,采用国军标GJB 772A-97中701.1绝热法测试爆热和反应率计算,对RDX/Al/粘结剂、HMX/Al/粘结剂和PETN/Al/粘结剂三类混合炸药体系进行了爆热值的测定。结果表明,铝在RDX、PETN、HMX三种配方体系和同在RDX配方体系但粘结剂含量不同时,铝爆热特征值及反应率是不同的;铝在RDX/Al/粘结剂(4%)和PETN/Al/粘结剂(4%)体系中,随着铝含量增加,铝爆热特征值和反应率在减小;铝在RDX/Al/粘结剂(16%)和HMX/Al/粘结剂(5%)体系中,随着铝含量增加,铝爆热特征值和反应率先是增加后减小。     

Al（OH）3对双组分加成型液体硅橡胶热稳定性的影响

采用非等温热分析(TG)技术,在惰性气氛和5、15、20 K/min线性升温速率条件下,考察了不同Al(OH)3用量的双组分加成型液体硅橡胶的非等温热降解机制及反应动力学,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)动力学模型对非等温动力学数据进行分析,并研究了热分解反应的表观活化能Ea。以表观活化能对转化率α作图的结果显示引入一定量的热稳定性添加剂可以大大提高液体硅橡胶的热稳定性。     

RDX/AP分子间炸药热性能的研究

运用溶胶-凝胶法制备了不同配比的RDX/AP体系复合分子间炸药(IMX),通过热分析仪(TGA/DSC)研究了其热分解特性.结果表明,IMX的第一阶段质量损失和总分解质量焓都远高于两者物理共混物,且当RDX与AP质量比为1.56时,为零氧平衡比例,此时IMX的分解质量焓最高,达到了2 160.6 J/g.IMX的分解活化能高于物理混合物,表明其安定性较高.低温下IMX的分解速率较低,而高温时较高,表明低温下IMX比物理混合物更稳定,高温下更易分解.     

黏结剂对RDX/Al复合含能材料的性能影响

为了研究不同黏结剂对RDX/Al复合含能材料性能的影响,分别以氟橡胶(F_(2602))、热塑性聚氨酯(Estane5703)和硝化棉(NC)为黏结剂,利用喷雾干燥法制备了3种含有不同黏结剂成分的黑索今(RDX)/Al复合含能材料。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter, DSC)对样品的形貌、表面元素、结构和热分解特性进行了表征;采用12型工具法测试了样品的撞击感度。结果表明:以F_(2602)为黏结剂制备的样品表面光滑,颗粒密实,表面有大量F元素且Al元素含量最少,包覆黏结效果最好;使用3种黏结剂制备的样品晶型未发生改变;使用F_(2602)、Estane5703和NC制备的样品热爆炸临界温度较RDX分别降低了6.17、0.81、6.24 K,说明铝粉的加入提高了RDX的热分解活性;以F_(2602)为黏结剂制备的样品特性落高较RDX提高了68.3 cm,撞击感度最低。     

纳米碳酸钙的粒度对热分解活化能的影响

利用热分析仪测定了不同粒径纳米碳酸钙的热分解曲线,分别采用Achar方程和Coats-Redfern方程对热重数据进行了拟合,得到了不同粒径纳米碳酸钙的表观活化能,讨论了粒度对表观活化能的影响规律.研究结果表明,纳米碳酸钙热分解反应属于Avrami-Erofeev的成核与生长为控制步骤的反应机理,其热分解反应的表观活化能随着粒径的减小而降低,并且表观活化能与粒径的倒数呈线性关系.     

硝胺发射药热分解中间产物对燃烧的影响

研究了高压下硝胺发射药热分解中间产物对燃烧性能的影响。通过对热分解产物的分析和密闭爆发器试验结果表明:NO_2在高压下对黑索今(RDX)的爆燃有抑制作用,可缓和燃速-压力曲线转折的现象,并降低了硝胺发射药的燃速压力指数。而醛类中间产物则起相反的作用。这一研究结果可为研究硝胺发射药的配方和缓解u—p曲线转折具有理论意义与实用价值。     

RDX-CMDB推进剂低压燃烧性能研究

用燃速测试研究了燃烧催化剂(铅盐、铅盐/铜盐、铅盐/铜盐/炭黑)、燃烧稳定剂(Ca CO3、Ti O2、Mg O及Al2O3)以及RDX粒径(7μm、21μm和45μm)对RDX-CMDB推进剂在低压下[(1~5)MPa]燃烧性能的影响。结果表明,复配体系的燃烧催化剂可有效提高RDX-CMDB推进剂的燃速并降低其压强指数,推进剂燃速随RDX粒径增大而提高,Ca CO3可提高推进剂燃速,Ti O2、Mg O和Al2O3会导致推进剂燃速降低。     

由固体推进剂的组成预示燃速

本文提出一种以推进剂配方比例和压力为自变量的燃速计算模型。由此可以估算非催化双基推进剂和改性双基推进剂(填加HMX或RDX)的燃速、压力指数和它们的可调性。已对一百多个推进剂配方进行计算,所有计算值与实测结果基本符合。     

FeS热分解动力学的热分析

FeS诱发含硫油品自燃的事故受到了业界的日益关注。通过在不同升温速率(2,5,8,10,15℃/min)下的热分析实验,应用模型和非模型拟合研究了FeS的热分解动力学机理,结果表明:FeS受热氧化是FeS与氧气物理吸附、化学吸附和化学反应过程,对FeS的模型拟合结果不稳定,可靠性较差;采用等转化率法得到FeS热分解的表观活化能E=(135.81±8.27)kJ/mol;通过Satava-Sestak方程确定了FeS的受热分解符合成核和生长模型函数A2:g(α)=[-ln(1-α)]1/2,其表观活化能E=148.43kJ/mol,表观指前因子A=3.82×109 K/s。     

聚甲基丙烯酸甲酯/蒙脱土纳米复合材料的热分解

采用TG、DTA研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚甲基丙烯酸甲酯/蒙脱土纳米复合材料(PMNC)在N2气氛条件下的热降解行为.结果表明,在N2中,PMMA有一个失重阶段,而PMNC为两个失重阶段.利用改进的Coats-Redfern积分法计算PMMA及PMNC的热分解动力学参数,PMMA热分解的平均表观活化能E为160.58kJ/mol,指前因子的对数值lnA为28.07,其热分解的机理函数为三维扩散方程.PMNC第一个阶段的平均表观活化能E为258.731 kJ/mol,lnA为45.623 1,第二个阶段的平均表观活化能E为199.897 kJ/mol,lnA为27.482 4,其热分解的机理函数均为二维扩散方程.     

研究碳酸钙分解反应机理及表观活化能的新方法

利用热分析技术,在氮气气氛下,对不同升温速率的碳酸钙热分解过程进行了研究.应用微分法将反应的表观活化能分为速率活化能(Er)和模式函数活化能(Ef(α))两部分.根据Er与转化率(α)的关系,确定了反应过程的本征活化能,并采用Malek法研究了反应机理.研究结果表明:分解机理为收缩圆柱体;当0.1≤a≤0.5时,表观活...     

ZrxCe1-xO2的制备及其氢氧化物前驱体的热分解过程研究

采用共沉淀法制备了不同铈锆比的ZrxCe1-xO2(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0)固溶体.利用热分析方法研究了Zrx(OH)4x.Ce1-x(OH)4(1-x)体系的热分解过程,并运用XRD对其热分解产物进行了表征.实验表明Zrx(OH)4x.Ce1-x(OH)4(1-x)在空气中的热分解是一步完成的,随着锆含量的增加分解温度逐渐提高.应用微分法和积分法相结合对该分解过程的分解机理进行了推测,得出了一系列分解反应的表观活化能E和指前因子A.发现其热分解反应遵循Zhuralev-Lesokin-Tempelman三维扩散机理,其动力学方程为:f(α)=3/2(1-α)4/3[(1-α)-1/3-1]-1;g(α)=[(1-α)-1/3-1]2,其表观活化能大小与样品中的锆含量有关.     

典型航空电缆的热解动力学研究

含氟聚合物绝缘电缆为航空线缆的主要体系. 选取以聚四氟乙烯(PTFE)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)3种含氟聚合物为护套的航空电缆作为研究对象,采用热重-差热同步分析仪研究氮气气氛中不同升温速率下3种材料的热分解特性,结果表明:PTFE的热分解过程为1个阶段,而PFA和FEP的热分解过程均为2个阶段,且PTFE的初始分解温度和10%质量损失率温度均高于PFA和FEP的相应值,因此,PTFE比PFA和FEP更不容易发生热解. 分别使用Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法、Starink法和Friedman法进行非等温的热解动力学分析,针对同一材料,Ozawa法、KAS法以及Starink法计算出的表观活化能基本相同,而Friedman法计算出的表观活化能略高于上述3种方法所得结果. 对比可知PTFE的初期表观活化能和平均表观活化能均大于PFA和FEP的相应值,因此PTFE在整个热解反应过程中的热稳定性相对最优.     

高岭土基地质聚合物聚合动力学初探

以偏高岭土为原料,掺杂一定量的活性SiO2和Al2O3制备了地质聚合物。根据所测不同的Si/Al摩尔比体系聚合反应过程中电导率随时间的变化关系,将聚合过程分为4个阶段:碱溶阶段、硅铝凝胶基团形成阶段、聚合反应阶段和网络状结构优化阶段。对聚合反应阶段建立动力学模型,计算出不同的Si/Al摩尔比体系聚合物的表观活化能,并测定了各护龄期的抗压强度值。研究结果表明,Si/Al摩尔比为1∶1时,G1-MK试样的表观活化能最小,所测抗压强度值最大;Si/Al摩尔比为1.6和0.8时,试样表观活化能最大,所测抗压强度值最小。而聚合反应表观活化能的大小间接反应了聚合反难易程度,说明所提出的动力学模型有一定的参考价值。     

一种无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的热分解动力学研究

通过极限氧指数法(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试考察了一种无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的阻燃性能;利用热重分析法(TG)研究了纯EVA及阻燃EVA在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学,并采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法计算了纯EVA和阻燃EVA的热分解表观活化能。结果表明,添加40%复合膨胀阻燃剂的EVA复合材料,极限氧指数达到28.6%,UL-94测试达到V-0级,残炭量相对纯EVA明显提高;随着升温速率增大,EVA和阻燃EVA的起始失重温度和各阶段的失重峰温均向高温方向移动;二者在第一阶段的热分解活化能均低于第二阶段,阻燃剂的添加使EVA的最大失重速率明显降低,热分解表观活化能提高,增强了材料的热稳定性和阻燃性。