CL-20/Estane微球制备及其表征

利用溶液悬浮法和微凝胶分散性好的特点,以Estane作为粘结剂,CL-20为主体炸药,制备了CL-20/Estane复合炸药,并对其进行SEM、XRD、DSC以及撞击感度性能测试。结果表明Estane可以成功包覆在CL-20表面,所得颗粒为类球形小微球,粒径在50mm 左右。包覆后晶型仍为ε型,包覆后样品与细化的CL-20相比热爆炸临界温度提升了1.52℃,活化能提高了7.19 kJ.mol_-1,并且其撞击感度明显降低,特征落高(H₅₀)由细化CL-20的20.79cm增加到30.64cm,H₅₀数值提高了47%。     

CL-20/NQ复合含能微球的制备及其表征

为了降低CL-20感度,采用喷雾结晶工艺将钝感炸药NQ包覆在CL-20表面,制备CL-20/NQ复合含能微球。使用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射(XRD)、撞击感度仪对其形貌、热稳定性、晶型、撞击感度进行测试分析。结果表明:NQ呈球体团聚,并成功地包覆在CL-20表面,所得CL-20/NQ复合颗粒为球形,粒径约为20μm,包覆后CL-20晶型保持为ε型,与CL-20原料相比,CL-20/NQ复合含能微球的活化能提高了72.62 k J/mol,热稳定性大大提升,撞击感度与CL-20原料、CL-20/NQ简单混合物相比,特性落高分别提升32.65 cm、10.9 cm,机械感度降低。     

CL-20空心微球的微流控制备及其表征

利用微流控技术,以2%聚乙烯醇溶液为连续相,CL-20乙酸乙酯溶液为分散相,成功制备CL-20空心微球,研究了连续相流速和分散相浓度对CL-20空心微球颗粒形貌和粒径的影响。通过扫描电子显微镜观察到所制备的CL-20为缺口型空心微球,平均粒径大小在60～150μm之间,且粒径随连续相流速的增大而减小,随着分散相浓度减小而减小; X射线衍射分析结果表明CL-20空心微球晶型为α型;制备的CL-20空心微球DSC测试表明相转变(α→γ)温度为186. 30℃,热分解峰温为248. 77℃; CL-20空心微球的表观活化能提高了30 k J·mol-1,撞击感度相比于原料提高了80%,摩擦感度提高了24 N,机械感度显著降低。     

HTPB/HMX复合粒子的制备及其机械感度研究

为了降低奥克托今(HMX)的机械感度,以端羟基聚丁二烯(HTPB)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为包覆材料,采用相分离法对HMX颗粒进行了表面包覆,制备了HTPB/HMX复合粒子.采用SEM和XPS对包覆样品进行表征,对包覆前后样品的机械感度进行测试和对比.探讨了包覆工艺对包覆效果和机械感度的影响,并分析了包覆机理和钝感机理.结果表明,当用HTPB和TDI同时包覆时,样品易出现大块粘连,摩擦感度降低,而撞击感度不降反升.经1%(质量分数)HTPB包覆后,HMX的摩擦爆炸概率P由100%降至46%,特性落高H50由32.5 cm降至28.6 cm.而先用HTPB包覆再用TDI包覆时,样品的流散性良好,包覆层均匀,机械感度明显降低;当HTPB的包覆量为1%时,H50可升高到45.7 cm,P可降至32%.     

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。     

F2604-2和DOS对HMX机械感度的影响研究

为降低工业级HMX的机械感度,采用氟橡胶(F2604-2)和癸二酸二异辛酯(DOS)作为钝感剂,对工业级HMX进行表面包覆。表面能计算表明F2604-2和DOS等材料能够包覆工业级HMX,通过SEM、XPS和机械感度表征样品的包覆情况。结果表明,氟橡胶和DOS两种包覆材料对HMX机械感度的影响存在较大差异;氟橡胶可使HMX的撞击感度的特性落高由16.8 cm升高至34.1 cm,而摩擦感度由86%降低到44%;DOS可使HMX的撞击感度由16.8 cm升高至95.7 cm,而摩擦感度由86%降低到0,降感效果更好。     

HMX/F2602纳米含能微球的制备及其性能表征

为了降低HMX的感度,采用喷雾干燥工艺制备了HMX/F_(2602)纳米含能颗粒,其比例为:HMX∶F_(2602)=97∶3;并将喷雾干燥法制备的HMX/F_(2602)纳米颗粒与同等条件下制备的HMX/NC、HMX/Estane5703进行对比表征。采用SEM、XPS、XRD、DSC,以及撞击感度仪对原料HMX、HMX/F_(2602)纳米颗粒进行表征。结果表明:制备的HMX/F_(2602)纳米颗粒的热稳定性、撞击感度均优于同等条件下的HMX/NC、HMX/Estane5703颗粒。制备出的HMX/F_(2602)纳米颗粒呈规则的球形,粒径0.5~4μm之间;其晶型保持不变。原料HMX、HMX/F_(2602)纳米颗粒的活化能分别为523.16 kJ/mol,469.89 kJ/mol;热爆炸临界温度分别为279.34℃,279.20℃,特性落高分别为17.6 cm,82.2 cm。     

纳米Al/Cr2O3/ETN复合含能材料的制备与表征

采用溶胶-凝胶法,以1,2-环氧丙烷作为Cr(Ⅲ)离子的水解促进剂,温和条件制备了Al/Cr_2O_3/ETN湿凝胶,超临界干燥后得到Al/Cr_2O_3/ETN纳米复合物。讨论了氯化铬初始浓度、溶剂选择、环氧丙烷用量和初始p H值对体系温度和p H的影响,确定了最佳工艺。利用TEM、SEM、BET、EDS、IR、DSC和感度测试对Al/Cr_2O_3/ETN纳米复合物的形貌、结构、热分解性能和机械感度进行了表征。结果表明,纳米Al的表面被粒径约20 nm的纳米ETN和Cr_2O_3的小粒子致密包覆,形成纳米复合物,其比表面积为290.8 m2·g-1,IR图谱中有明显的硝酸酯基炸药的特征峰。DSC分析表明,ETN在63.4℃出现熔化峰,194.3℃出现分解放热峰。感度测试结果表明,复合物的撞击感度和摩擦感度只有53 cm、46%,所以此复合物的感度较低。     

新型HMX基耐热炸药性能研究

为克服高分子粘结耐热炸药药柱尺寸变化导致石油射孔弹药型罩反弹的弊病,西安近代化学研究所研制了一种不含高分子黏结剂的HMX基耐热炸药。按照GJB 772A—97和GB/T 20489—2006对其性能进行了研究,结果表明:其撞击感度为40%,摩擦感度为28%;密度为1.694 g·cm-3时,抗压强度为7.84 MPa;密度为1.807 g·cm-3时,爆速为8 709 m·s-1,高于H781炸药;真空安定性和耐热性能与H781炸药相当;平均穿深较H781高出5%。     

CL-20/NQ共晶材料的分子间作用研究及晶型预测

利用密度泛函理论研究了四种CL-20/NQ的共晶结构(a,b,c,d),并对其分子间相互作用、炸药性质和晶型进行了分析和预测.结果表明,CL-20/NQ共晶是由一系列弱氢键和范德华力共同作用形成的,且四种结构相互作用能大小排序为cbda;其次CL-20/NQ共晶结构的感度相比于CL-20单体都有所降低,且在结构b和c表现较为明显;最后形成Cl-20/NQ共晶的可能晶型为单斜晶系,P21/c空间群,其晶胞参数是a=13.9820?,b=14.0933?,c=9.5160?,α=γ=90.000°,β=93.853°,V=1870.910?3,Z=4.为今后CL-20/NQ共晶研究提供理论指导.     

超细RDX爆轰感度与撞击感度、摩擦感度的研究

采用纯超细RDX与工业RDX ,以及以超细RDX和工业RDX为主体、采用相同配方和制备工艺制取的高分子粘结炸药对比的方式 ,在相同的实验条件下 ,对撞击感度、摩擦感度、爆轰感度进行了测试和研究 ,得出超细RDX无论是纯品还是高分子粘结炸药 ,其撞击感度、摩擦感度均低于工业RDX ,而爆轰感度优于工业RDX的结论。     

关于含能材料硝胺撞击感度的研究

作者在利用Gaussian 98DFTB3P86/6-31G**水平研究了36种炸药分子的撞击感度与其分子结构关系并取得较好结果的基础上,又对33种硝胺炸药分子,仍采用人工神经网络方法进一步研究了撞击感度与分子结构特征量的关联关系.结果表明,所实验的硝胺其含特征量△E(原子化能)的输入方案预测结果最理想,即△E与撞击感度的关联度最强,说明△E可作为预测其撞击感度的标志性指标.     

不同黏结剂包覆HMX的摩擦特性

为了筛选出HMX基高聚物粘结炸药(PBX)配方中的黏结剂,提高战斗部在侵彻过程中的抗过载能力,采用炸药颗粒滑移力测量装置对HMX/黏结剂包覆体系的摩擦特性开展研究,并通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对包覆样品的形貌和结构进行表征。结果表明:与未包覆的HMX相比,用高聚物黏结剂包覆HMX炸药后,HMX炸药颗粒的边缘棱角明显变圆滑。六种HMX包覆样品的静摩擦系数大小依次为H6H3H5H1H4H2,动摩擦系数大小依次为H6H3H5≤H1H4H2,表明两个参数的变化趋势具有一致性。顺丁橡胶和68#蜡包覆后的HMX摩擦系数偏低,静摩擦系数分别为0.125和0.116,动摩擦系数分别为0.108和0.102,应用于HMX基PBX配方中,能够降低炸药装药的摩擦生热,提高安全性。     

不同粘结剂包覆HMX的摩擦特性研究

为了筛选出HMX基高聚物粘结炸药(PBX)配方中的粘结剂,提高战斗部在侵彻过程中的抗过载能力,采用炸药颗粒滑移力测量装置对HMX/粘结剂包覆体系的摩擦特性开展研究,并通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对包覆样品的形貌和结构进行表征。结果表明：与未包覆的HMX相比,用高聚物粘结剂包覆HMX炸药后,HMX炸药颗粒的边缘棱角明显变圆滑。六种HMX包覆样品的静摩擦系数大小依次为H6＜H3＜H5＜H1＜H4＜H2,动摩擦系数大小依次为H6＜H3＜H5≤H1＜H4＜JH-2,表明两个参数的变化趋势具有一致性。顺丁橡胶和68#蜡包覆后的HMX摩擦系数偏低,静摩擦系数分别为0.125和0.116,动摩擦系数分别为0.108和0.102,应用于HMX基PBX配方中,能够降低炸药装药的摩擦生热,提高安全性。     

CL-20/HMX共晶含能材料研究进展

含能材料共晶化是获得高能低感含能材料的重要途径,不同含能材料形成共晶可以有效改善含能材料的氧平衡及感度,提高其爆热、作功能力及安全性等性能。CL-20/HMX共晶含能材料是高能低感共晶含能材料的代表,CL-20/HMX共晶既保留了CL-20的能量水平又降低了CL-20的感度,是解决CL-20应用问题的有效途径。本文通过对比CL-20/HMX共晶与CL-20及HMX性能上的差异,说明了CL-20/HMX共晶研究的必要性,并从CL-20/HMX共晶的制备方法、形成机制、性能及应用方面,综述了CL-20/HMX共晶研究的最新进展。重点对比了CL-20/HMX共晶制备方法的优劣,总结了CL-20/HMX共晶形成机制,分析了不同制备方法获得的CL-20/HMX共晶性能差异,评述了CL-20/HMX共晶的发展现状及应用前景。     

铝质量分数对CL-20基炸药驱动筒壁能量输出结构影响

为探究铝粉质量分数对六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基炸药在爆炸驱动筒壁过程中能量输出结构的影响,考虑到筒壁及爆轰产物的轴向运动,基于微元法和爆轰产物状态方程建立了爆炸驱动过程中的能量输出模型. 设计了2种不同铝质量分数的CL-20基炸药（CA5、CA30）和对应的含氟化锂炸药（CF5、CF30）,开展直径50 mm的标准圆筒实验,应用光子多普勒测速仪记录圆筒壁膨胀速度. 计算结果表明:圆筒壁膨胀过程中,基体炸药质量分数由89%降至64%时,CL-20基含铝炸药和含氟化锂炸药驱动金属的能力降低;铝粉质量分数由5%增加到30%时,膨胀结束时刻的内能随之增加;不同氟化锂质量分数的CL-20基炸药能量转化率在93%左右,该值均高于对应的含铝炸药.      

硝基芳香族炸药的分子结构和撞击感度关系研究

计算并分析了18个三硝基芳香族炸药分子的原子化能以及原子化能与分子的电子结构能的比值与撞击感度的关联关系,进一步确证二级炸药分子结构性质与其撞击感度之间的相关性.结果发现分子的原子化能与撞击感度之间没有关联关系,而其原子化能与分子结构能的比值与撞击感度之间存在非常明显的线性相关性,而且分子结构的化学分类以及结构的对称性对这种关联关系有显著影响.同时进一步把研究结果与相关的文献进行分析比较,发现原子化能与分子结构能的比值与撞击感度之间存在线性相关性,这种相关性与大量文献报道的炸药分子最弱键的键离解能与撞击感度的相关性在理论意义上是可以相提并论的,前者对于问题的分析更显具体和细致.     

对空心玻璃微球强度的研究

本文利用撞击感度落锤仪等仪器,实验研究了空心玻璃微球和漂珠在流体介质中受到普通冲击压力、冲击波和静压力作用时的相对强度。评价了空心玻璃微球在生产及应用于乳化炸药过程中的抗压性。     

包覆对2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物性能的影响

采用溶液-水悬浮-蒸馏法,以氟橡胶F2311和丁腈橡胶(NBR)包覆2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TNPyO),利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、热重分析法、激光粒度测试仪和感度试验表征包覆前后TNPyO的结构和性能。试验结果表明,用F2311和NBR包覆后,TNPyO的热分解峰值温度分别下降7.5℃和7.1℃,分解热分别提高了66.4 J/g和19.8 J/g,分解深度减小。包覆后颗粒平均粒径增至5.244μm和5.883μm。在FTIR红外光谱中N-H特征峰分别蓝移3.8 cm-1和2.1cm-1,氮杂原子的特征峰蓝移13.5 cm-1。撞击感度由36%分别下降到20%和18%,摩擦感度由30%分别下降到12%和10%。     

硝基苯衍生物的撞击感度与其静电势的关系研究

利用HONDO程序包,采用从头算法对硝基苯衍生物的分子结构和分子中C—NO2键中点的静电势进行了计算.讨论了这类炸药分子C—NO2键中点的静电势最大值Vmidmax与其撞击感度之间的关系;根据和Rs3的感度大小进行了比较.研究表明:对于硝基苯衍生物炸药,可用其、Rp2分子结构和静电势,对Ro2、Rm2、Rp2的感度大小的关系分子C—NO2键中点的静电势最大值Vmidmax来确定其撞击感度的变化趋势;Ro2、Rm2的感度大小的关系为:Ro2和Rs3.>Rs3>Rm2为:Ro2,Ro2>Rp2