氯化钾对硝酸铵爆炸性能和热稳定性的影响（英）

为了研究氯化钾(KCI)对硝酸铵(AN)爆炸性能和热稳定性的影响,用溶液混合法和机械混合法制备了含KCI的改性AN.采用差示扫描量热仪(DSC)、绝热量热仪(ARC)、联合国隔板试验、克南试验对AN的爆炸性能和热稳定性能进行了研究.结果表明,用溶液混合法所得含10％ KCI的改性AN的放热峰温度从286℃降低到250.84℃,而改性AN初始反应峰温度从204.33℃增加到220.17 ℃,显示KCI能促进AN的热分解过程而不影响AN热分解反应的第一步.爆轰试验表明,KCI能在一定程度上降低AN的热敏感度和传播爆轰的能力.溶液混合法与机械混合法相比,抑制AN爆轰所需KCI的添加量可降低20％.混合方法对AN的爆轰性能有着重要的影响.     

硝基胍自催化热分解特性及绝热安全性

利用动态差示扫描量热(DSC)实验初步研究了硝基胍的热分解特性,采用Kissinger和Ozawa法计算了其热分解活化能。运用中断回归实验研究了热履历对硝基胍热分解安全性的影响,并用等温DSC实验进行了验证。利用绝热量热仪(ARC)研究了硝基胍的绝热安全性,得到了其初始分解温度,温升速率。结果表明,硝基胍是熔融分解型含能材料,其热分解为自催化反应。热履历显著影响了硝基胍的热分解安全性,降低了其起始分解温度和峰温,使其在固态时就达到较高的热分解速率。在动态DSC实验中,其起始反应温度213.8~249.9℃,峰温215.0~255.2℃,表观活化能为111.6 k J·mol~(-1)和114.2 k J·mol~(-1)。在绝热实验中,其起始反应温度为170.6℃,最大温升速率为1.414℃·min~(-1)。     

乙酸对硝酸铵溶液热安定性影响的研究

利用C80微热量热仪,研究了不同含量乙酸对硝酸铵溶液热分解特性的影响。研究结果表明:乙酸对硝酸铵的晶变温度影响较小,但会使混合体系起始反应温度(Tonset)向前推移,表观活化能降低,从而对硝酸铵溶液热分解起到催化作用。     

非爆炸且不可还原农用硝酸铵的热行为(英文)

为分析、比较商用硝酸铵(AN)和自制非爆炸/不可还原农用硝酸铵(NEIFAN)的热稳定性,用热重(TA)-差热扫描量热(DTA)-微商热重(DTG)、差示扫描量热(DSC)和绝热量热(ARC)研究了AN和NEIFAN的晶转变化、热分解特性和绝热分解过程,得到了绝热分解温度与压力随时间、自加热速率与分解压力随温度的变化曲线,计算了绝热假零级分解反应动力学参数——表观活化能和指前因子。结果表明,与AN相比,NEIFAN在88℃左右的晶转峰消失,显示NEIFAN有更好的热物理稳定性。由TA-DTA-DTG和DSC曲线所得的NEIFAN的热分解峰温度和由ARC数据所得的NEIFAN的假零级绝热分解反应的表观活化能比AN的相应值高,表明NEIFAN比AN有更好的热稳定性。认为,NEIFAN的物理化学稳定性的提高应归因于NEIFAN中无机和有机添加剂的联合作用。     

非爆炸且不可还原农用硝酸铵的热行为（英）

为分析、比较商用硝酸铵(AN)和自制非爆炸/不可还原农用硝酸铵(NEIFAN)的热稳定性,用热重(TA)-差热扫描量热(DTA)-微商热重(DTG)、差示扫描量热(DSC)和绝热量热(ARC)研究了AN和NEIFAN的晶转变化、热分解特性和绝热分解过程,得到了绝热分解温度与压力随时间、自加热速率与分解压力随温度的变化曲线,计算了绝热假零级分解反应动力学参数——表观活化能和指前因子。结果表明,与AN相比,NEIFAN在88℃左右的晶转峰消失,显示NEIFAN有更好的热物理稳定性。由TA-DTA-DTG和DSC曲线所得的NEIFAN的热分解峰温度和由ARC数据所得的NEIFAN的假零级绝热分解反应的表观活化能比AN的相应值高,表明NEIFAN比AN有更好的热稳定性。认为,NEIFAN的物理化学稳定性的提高应归因于NEIFAN中无机和有机添加剂的联合作用。     

相稳定硝酸铵及其混合物的热分解

硝酸铵（AN）是低特征信号推进剂和无烟推进剂的首选氧化剂，但存在点火、燃烧困难等问题。降低硝酸铵的热分解温度，促进AN的热分解是解决硝酸铵推进剂点火和燃烧困难的途径之一。本实验采用DSC和TG-DTG技术研究了金属氧化物、金属盐、含能粘合剂和六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW）对AN热分解的影响。结果表明，催化剂在一定程度上都降低了AN的吸热分解温度；含能组分加速了AN的放热分解过程。     

含能材料自催化分解特性的快速鉴别方法

含能材料的自催化特性是造成含能材料极具危险性的主要原因之一，常用的自催化反应鉴别方法是利用差示扫描量热仪(DSC)、微热量热仪(C80)进行的“等温法”试验，该方法温度选择较为困难，试验周期较长且具有一定的危险性，有必要寻找一种快捷安全的自催化反应鉴别方法。基于绝热量热试验，结合反应机理函数，提出可快速鉴别含能材料自催化分解特性的方法，并利用该方法测量5种样品(过氧化二叔丁基(DTBP)与甲苯混合溶液、六硝基茋-Ⅳ(HNS-Ⅳ)、双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、羧甲基纤维素叠氮化铅(CMC-LA)的绝热热分解特性。测量和分析结果表明：DTBP与甲苯混合溶液的热分解符合n级反应规律，HNS-Ⅳ、BNCP、CL-20、CMC-LA的热分解符合自催化反应规律，自催化反应强度随热惯性的增加而降低；新方法不需要计算准确的反应动力学参数，在自催化反应进行的初期就能完成自催化特性的鉴别，减少了测量时间的同时大大降低了测量过程的危险性，可快速鉴别物质分解是否有自催化特性，并可准确表征反应的自催化特性强度。     

1,4-二硝胺基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑及其含能盐的合成、表征及性能

以自制的1,4-二氨基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑(DADNP)为原料,经硝化反应合成了1,4-二硝胺基-3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑(DNANP),DNANP与有机胺经中和、复分解等反应制备了12种有机含能盐,采用红外光谱、~1H NMR、~(13)C NMR、元素分析及质谱等方法表征了目标物的结构;获得了DNANP·CH_3COOH的单晶并进行了晶体结构解析;采用DSC分析了DNANP及其含能盐的热性能。采用Gaussian 09程序的CBS-4M方法和Kamlet-Jacobs爆轰方程预估了目标化合物的爆轰性能。结果表明,DNANP及其12种含能盐的热分解峰温度分别为133.28,176.66,178.45,155.52,156.90,144.78,160.86,155.60,159.05,198.90,158.10,173.06℃和157.41℃;其密度介于1.71～1.92 g·cm~(-3),爆速介于7.690～9.463 km·s~(-1),爆压介于25.9～41.8 GPa,表明,DNANP及其有机含能盐是一类性能较好的高能量密度材料。     

GAP基热塑性弹性体改性单基发射药的热行为及力学性能

为改善单基发射药的力学性能,制备了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性弹性(GAP-ETPE)不同含量的单孔管状改性单基发射药,通过甲基紫试验和真空安定性试验、差示扫描量热法(DSC)研究了发射药热安定性和热分解过程,并测试了其冲击和压缩性能,分析了GAP-ETPE含量的变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明:随着GAP-ETPE含量的增加,改性单基药的热安定性逐渐提高,热分解放热峰温、放热量和密度逐渐降低;低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下改性单基发射药试样的冲击强度和压缩率提高、抗压强度降低。与空白试样相比,GAP-ETPE含量为30%时,低温、常温和高温下试样的冲击强度分别提高了161.4%、160.1%和164.0%,压缩强度分别降低了23.6%、28.8%和33.1%,压缩率分别提高了246.4%、233.9%和266.0%。     

硝硫混酸对一硝基甲苯热稳定性的影响

为获得硝硫混酸中一硝基甲苯(MNT)的热分解信息,分析硝硫混酸对MNT热稳定性的影响,分别用差示扫描量热仪(DSC)和绝热加速量热仪(ARC)测试了MNT和含不同比例混酸MNT物料体系的热分解过程。DSC测试结果表明,混酸含量越高,MNT物料体系的起始分解温度越低;ARC测试结果显示,存在大量混酸时,MNT物料体系的起始分解温度会提前到150.7℃,比纯M NT提前了110℃左右;而最大温升速率到达时间为24 h,所对应的引发温度TD24由纯MNT的299℃降低到98℃。同时,混酸的存在也使得M NT物料体系分解的比放热量和绝热温升都略有增加。因此,硝硫混酸的存在使得M NT物料体系的热稳定性降低,热危险性增大。     

石墨烯基联四唑含能配位聚合物的制备、表征及催化活性

采用溶剂热法制备了一系列新型石墨烯基联四唑钝感含能配位聚合物,该含能配位聚合物以钴和镍两种金属离子为典型配位中心,氧化石墨烯(GO)为结晶掺杂物,配体选用1,1′-二羟基-5,5′-联四唑(DHBT)和5,5′-联四唑(H_2BT)。通过调节合成工艺参数,成功制备出GO-Co-DBT、GO-Co-BT、GO-Ni-DBT、α-GO-Ni-BT与β-GO-Ni-BT五种含能催化剂。采用粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)/能谱(EDS)和差热扫描量热仪(DSC)-热重分析仪TG等技术对这五种含能催化剂形貌结构进行了表征,并采用DSC-TG研究了GO-Co-DBT、GO-Co-BT、GO-Ni-DBT、α-GO-Ni-BT对高氯酸铵(AP)和黑索今(RDX)催化热分解性能的影响。结果表明,石墨烯诱导联四唑配合物结晶可减少晶体缺陷,从而降低热点产生几率,提高热稳定性。其中,GO-Co-DBT、GO-Ni-DBT与GO-Ni-BT分解温度高于200℃。石墨烯基联四唑配合物含能催化剂对AP与RDX的热分解反应具有显著的催化作用,通过转移O元素与NH_4~+反应来提高生成NH_3和H_2O的反应深度,使AP两个放热峰重叠,总放热量增加,催化效应显著。AP的归一化放热量增至2757.0 J·g~(-1),转晶对应的吸热峰热值降低至23.2 J·g~(-1),RDX的归一化放热量提高至2898.0 J·g~(-1),相对于纯AP,RDX放热量提高50%以上,在保证催化效果的同时提高体系的热稳定性。     

双阳离子型咪唑含能盐的合成及性能

以2?甲基咪唑为原料,二溴甲烷为桥联试剂,经过亚甲基桥联、季铵化、硝化反应得到了双阳离子含能化合物3,3′?亚甲基双(2?甲基?1?硝酰氧乙基咪唑)二硝酸盐,然后通过复分解反应得到一系列分别以苦味酸负离子、二硝酰胺负离子、3,5?二硝基?1,2,4?三氮唑负离子和5?硝基四唑负离子为阴离子的双阳离子型含能盐。所合成的含能盐经紫外可见光谱(UV?Vis)、红外光谱(IR)、质谱(MS)、核磁共振(NMR)、元素分析和热重分析(TGA)等分析表征。采用Kamlet?Jacobs方程估算了所合成双阳离子含能盐的爆速和爆压等爆轰参数。结果表明,双阳离子含能盐具有良好的热稳定性,其分解温度均高于169℃,第一阶段的热分解峰值温度均接近200℃。除了5?硝基四唑双阳离子盐,其余双阳离子含能盐均较对应单阳离子咪唑含能盐具有更高的热分解温度;同时所有双阳离子含能盐较对应单阳离子含能盐具有更高的熔点;部分双阳离子咪唑含能盐较对应单阳离子含能盐具有更高的密度。3,3′?亚甲基双(2?甲基?1?硝酰氧乙基咪唑)二(3,5?二硝基?1,2,4?三唑)盐和3,3′?亚甲基双(2?甲基?1?硝酰氧乙基咪唑)二(5?硝基四唑)盐的爆速和爆压介于2,4,6?三硝基甲苯(TNT)和黑索今(RDX)之间,表现出较好的爆轰性能。     

NGO/NC复合含能材料的制备及热分解性能

为了提高硝化纤维素(NC)的热分解性能,以硝化石墨烯(NGO)作为含能燃烧催化剂与NC进行复合,制备了NGO/NC复合含能材料。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分别研究了NGO/NC复合含能材料的结构和形貌,采用同步热分析仪(TG-DSC)研究了NGO对NC热分解的催化性能。结果表明,当NGO的添加量为1%时,NC的结构不会明显改变,NGO/NC复合含能材料为多孔的三维网络状,且NC的表观分解热由339 J·g~(-1)增加至2132 J·g~(-1),放热峰温度由201℃提高至213℃,质量损失为96%,表明NGO的加入提高了热稳定性,增加了表观放热量。     

CNTs负载Fe2O3的制备及催化氧化剂的热分解研究

采用液相沉淀法制备了沉积于碳纳米管(CNTs)表面的Fe2O3纳米粒子(CNTs/Fe2O3),用透射电子显微镜(TEM)、光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了CNTs/Fe2O3纳米粒子对高氯酸铵(AP)、二硝酰胺铵(ADN)和硝酸铵(AN)的催化热分解。结果表明,CNTs表面上均匀地负载了平均粒径为22nm的α-Fe2O3。添加了1%、3%和5%CNTs/Fe2O3纳米粒子的AP的初始分解温度分别降低了33.7,40,50.8℃,热分解峰温分别降低了14.7,22.9,26.4℃。添加1%CNTs/Fe2O3纳米粒子的ADN和AN的初始分解温度分别降低了12.1,3.6℃,热分解峰温分别降低了18.6,6.6℃。     

1,2-双(5,5′-二硝胺基-1,3,4-噁二唑-2-)乙烷的合成与性能

为了得到钝感的1,3,4-噁二唑类含能化合物,以丁二酸二甲酯和溴化氰为起始原料,通过肼解、环化、硝化反应合成了1,2-双(5,5'-二硝胺基-1,3,4-噁二唑-2-)乙烷(BNOE),总收率为49.93%。采用元素分析、傅里叶变化红外光谱和核磁对其结构进行了表征。用热重-差示扫量热仪研究了其热稳定性,依据GJB5891-2006方法测试了感度,采用密度瓶法测试了密度,用量子化学软件Gaussian 09计算了固相生成焓,采用EXPLO 5 V6.02程序预估了其爆轰性能。结果表明,BNOE的起始分解温度为202.2℃,热分解峰温为208.6℃,撞击感度为8.6 J,摩擦感度为88%,静电感度为108.1 mJ,实测密度为1.714 g·cm-3,固相生成焓为48.25 kJ·mol~(-1),计算爆压为22.6 GPa,计算爆速为7663 m·s~(-1)。采用Gaussian 09分析了5-甲基-2-氨基-1,3,4-噁二唑(NAOz)的环化反应机理,认为其反应分为肼解反应和成环反应两个阶段。     

含能快递

<正>瑞典国防研究所(FOI)研制新型的含能离子液体炸药DETRA-D近来,瑞典国防研究所(FOI)用过量的ADN与二乙基三胺反应制备得到二乙基三胺的二硝酰胺铵盐(DETRA-D)。DETRA-D是一种含能离子液体,熔点为79℃,热分解初始峰位于169℃,计算的爆轰性能优于TNT和DNAN,可用代替TNT作熔铸炸药的熔融介质。通过一系列的相容性试验发现DETRA-D与TN T、R DX、FO X-7、Al和金属铜都不相容,与PETN、GUDN、聚四氟乙烯和不锈钢都相容,因此瑞典国防研究所研制DETRA-D和GUDN配制的熔铸炸药配方,     

一种耐热火药的制备及性能表征

以耐热材料氟橡胶为粘结剂,耐热材料为氧化剂,二醋纤维素为性能改良剂制备出一种高性能耐热火药。采用热重分析仪研究了该火药热失重特性,采用差示扫描量热仪(DSC)、热重/微分热重仪(TG/DTG)研究了该火药热分解性能,通过点火模拟装置、密闭爆发器研究了其点火与燃烧性能。试验结果表明:火药在220℃/48h条件下热失重小于3.0%,具有耐高温的特性;热分解过程分两个阶段,第1个阶段DSC曲线的分解峰温在300℃左右,第2分解峰温在370℃左右。点火时间随着粘结剂含量的增加变长,静态燃烧测试表明该火药具有很好的热稳定性,不存在燃烧曲线的转折。     

2,6-二硝基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的合成及性能

以二硝基甘胍为原料,乙酸酐为酰化试剂,经酰化及硝化反应得到一种新型高能量密度化合物2,6-二硝基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(四硝基甘胍,TNGG),并对其结构进行了表征。研究了影响TNGG产率的因素,并通过热重分析-差示扫描量热分析(TG-DSC)研究了其热分解行为,基于密度并结合等键反应及Kamlet-Jacobs公式计算得到该化合物的爆轰性能。结果表明,在反应时间为15 min,温度为25℃,98%发烟硝酸/P_2O_5硝化体系下,TNGG的产率最高,为31.3%。该化合物热分解过程在700℃内完成,整个过程失重约为100%,热分解峰温为182.6℃,热稳定性较好。理论计算结果表明,TNGG水解稳定性优于四硝基甘脲(TNGU)。TNGG的理论爆速为9.76 km·s~(-1),爆压为44.0 GPa,优于RDX和HMX。     

HAN基电控固体推进剂的热分解和电导率特性

为了揭示硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(ECSP)可靠点火和燃烧调控机理,采用热重-差示扫描量热-质谱(TG-DSC-MS)联用技术和阻抗-频率扫描方法分别研究了ECSP的热分解行为、热分解产物以及压力与温度对电导率的影响。结果表明:与纯HAN溶液相比,ECSP的热稳定性提高,初始分解温度提高11℃,高温放热峰峰温后移24℃,热分解历程变长。结合ECSP的热分解行为与产物质谱曲线,发现HAN基ECSP的热分解历程主要分为三步:HAN发生热分解反应;HAN的热分解产物和未分解的HAN与聚乙烯醇(PVA)发生相互作用;ECSP中剩余其他组分发生热分解。ECSP的电导率在低频率范围(0～1000 Hz)内急剧增加,但随着频率的增加,在高频率范围(大于1000 Hz)内趋于恒定。随着压强和温度的增加,ECSP的电导率增加。当温度增加到150℃时,ECSP在高频率范围的电导率与125℃时相比降低2.92%。     

铅、铜盐催化剂对DNTF炸药热分解及烤燃响应特性的影响

为提高3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)炸药热安全性,采用高压差示扫描量热仪(PDSC)、小型烤燃实验考察了水杨酸铅(PbSa)、水杨酸铜(CuSa)、2,4-二羟基苯甲酸铜(β-Cu)、邻苯二甲酸铜(Cu(PA)2)、氧化铜(CuO)等催化剂对DNTF烤燃响应特性以及1 MPa下热分解性能的影响。结果表明,CuSa、β-Cu、Cu(PA)2等有机铜盐催化剂可提高DNTF热分解速率,使其在1 MPa下分解峰温降低13.6℃以上,PbSa使DNTF分解峰温升高了3.1℃,同时二次分解剧烈程度更明显,CuO对DNTF热分解无影响;CuSa可使无约束条件的DNTF在1℃·min^-1下的烤燃响应温度由236.6℃降低为182.3℃,响应剧烈程度由爆炸改善为燃烧;少量CuSa可使强约束条件下的DNTF基混合炸药装药在1℃·min^-1下的烤燃响应温度降低2.4℃,响应剧烈程度由爆炸降低为燃烧,说明选择合适的有机铜盐催化剂可有效改善DNTF基炸药装药烤燃响应特性。