耐热炸药LLM-105的合成及量子化学研究

以2,6-二氯吡嗪为起始原料,经甲氧基化、硝化、氨化、氧化等四步反应合成了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105),总收率为60.2%,用红外、核磁、质谱以及元素分析等进行了结构表征。通过优化合成工艺条件,确定了最佳工艺条件。利用B3LYP方法,在6-31G(d,p)基组水平对LLM-105的结构进行了优化,获得了稳定的几何结构和温度与热力学性能的关系式,结果表明,LLM-105中吡嗪环上所有原子基本在同一个平面上,且热能、热容和熵在273～1 000K均随温度的升高而增加。     

LLM-105基PBX炸药的热分解反应动力学

通过布氏压力计法获得了普通的和纳米化的LLM-105基PBX炸药在不同温度条件下热分解放气量随时间的变化曲线。基于Arrhenius公式计算了两种PBX炸药分解深度为0.1%时的表观活化能。采用TG-DSC研究了两种LLM-105基PBX炸药的非等温热分解反应动力学。结果表明,由Arrhenius公式得到的普通和纳米化的LLM-105基PBX炸药在分解深度为0.1%时的表观活化能分别为74.67和138.09kJ/mol。利用Kissinger法计算获得两种LLM-105基PBX炸药在最大分解速率(分解深度约50%)下的表观活化能分别为389.26和215.73kJ/mol,与Ozawa法计算结果相吻合。升温速率趋于零时的特征分解峰值温度分别为606.94和586.48K,热爆炸临界温度分别为615.0和600.4K。相对于普通LLM-105基PBX炸药,纳米化LLM-105基PBX炸药热分解具有更高的反应活性,热感度也有所提高。     

新型钝感高能炸药LLM-105国内外研究进展

为了更好地了解美国LLNL实验室首次合成的1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)的性能,使之应用于国防、航空、核武器等各个领域,本文介绍LLM-105的国内外研究进展,包括LLM-105的热感度、冲击波感度和化学动力学分解模型。并详细介绍以LLM-105为主体炸药,以维通A为粘结剂制成的炸药配方RX-55-AE的热膨胀系数、热传导率及热扩散率等。LLM-105性能表明,LLM-105是一种能量接近于TATB的钝感炸药。以LLM-105为主体炸药制成的配方有着优越的性能。     

一种含LLM-105的HMX基低感高能PBX炸药

研究了不同颗粒形态的LLM-105对HMX的降感作用以及HMX/LLM-105基炸药配方用的黏结体系和钝感体系.设计出一种HMX/LLM-105配方,采用机械感度和冲击波感度以及板痕试验和圆筒试验对其安全性能和爆轰性能进行了测试.结果表明,LLM-105可作为含能钝感剂用于HMX基PBX炸药,该种含LLM-105的HMX基PBX爆速约8700 m/s、爆压34 GPa以上、比动能为1.560 kJ/g,冲击波感度比JOB-9003炸药低10%,是一种新型的低感高能炸药.     

LLM-105合成新方法反应热分析

利用反应量热仪测定了2,6–二氨基–3,5–二硝基吡啶–1–氧化物(LLM-105)新合成方法的反应过程的反应热释放速率曲线及反应体系的比定压热容等热力学数据。结果表明:亚硝化合成N–亚硝基亚氨基二乙腈(NIDA)阶段,加料温度为15、20℃时的最大放热速率分别为121.60、142.05W,反应体系的绝热温升分别为19.547、21.357K;环化合成2,6–二氨基吡嗪–1–氧化物(DAPO)阶段,加料温度为5、10℃时的最大放热速率分别为53.47、94.54W,反应体系的绝热温升分别为66.329、108.450K;硝化氧化合成LLM-105阶段的最大放热速率为12.17W,反应体系的绝热温升为61.421K。这表明新方法合成LLM-105反应放热平稳,工艺过程安全,以此工艺可以开展放大制备。     

废乳化炸药的回收利用

介绍用合适的添加剂及相应的比例，破坏油包水结构，达到较好的分离效果，以此实现对废乳化炸药的回收利用。     

Al@GAP复合粒子对LLM-105热分解性能的影响

为防止铝粉在存储中氧化失活,同时为含铝炸药配方设计提供借鉴,采用聚叠氮缩水甘油醚(GAP)对不同尺寸Al粉(平均粒径分别为50nm和1~2μm)进行包覆改性,获得Al@GAP复合粒子;采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征其形貌;用差示扫描量热法(DSC)对不同质量比的(Al@GAP)/LLM-105混合体系的热分解过程进行了研究。结果表明,采用两步包覆法获得了不同尺寸Al粉表面包覆GAP的核壳结构复合粒子;相较于包覆前的微米级Al粉,加入GAP包覆的纳米Al粉后混合体系的热分解峰温明显降低;当Al粉质量分数大于10%时,GAP包覆后的(Al@GAP)/LLM-105混合体系的熵变(ΔS~≠)和焓变(ΔH~≠)较Al/LLM-105混合体系有所减小;(Al@GAP)/LLM-105混合体系的活化能、热爆炸临界温度及热力学参数ΔS~≠和ΔH~≠随纳米Al粉含量的增加而降低,当Al粉质量分数为30%时,较LLM-105分别降低4kJ/mol、3℃、4.3J/(mol·K)、4.2kJ/mol。     

LLM-105/CL-20基高能钝感PBX的制备与性能表征

为满足含能材料高能钝感的要求,以CL-20为主体炸药,LLM-105为钝感剂,采用溶液水悬浮法制备了LLM-105质量分数分别为10%、20%、30%的3种LLM-105/CL-20基PBX。通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(PXRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的形貌、晶体结构和热性能进行表征,并测试其机械感度;采用EXPLO5软件计算了其爆轰参数。结果表明,LLM-105/CL-20基PBX样品呈类球形,颗粒密实,粒径约为500μm;PBX中各组分的晶体结构未发生改变;3种配方的热安定性都较好,且随着钝感剂LLM-105含量的增加,LLM-105/CL-20基PBX的热爆炸临界温度呈递增趋势;与原料CL-20相比,3种LLM-105/CL-20基PBX的特性落高分别提高了25.88、33.68、37.18 cm,摩擦爆炸概率分别下降29%、38%、45%;LLM-105质量分数为10%的LLM-105/CL-20基PBX的特性落高与PBX-9501相当,而LLM-105质量分数为20%和30%的LLM-105/CL-20基PBX分别比PBX-9501高16.6%和25.12%;理论爆速分别高381.76、279.2、82.03 m/s。3种配方LLM-105/CL-20基PBX炸药的爆轰性能明显优于PBX-9501。     

复杂环境样品中三氟乙酸分析方法的研究进展

三氟乙酸的生物累积效应和持久污染性已经成为关注的热点,对其进行监测至关重要。本文综述了环境样品中三氟乙酸分析方法,讨论了样品的预处理技术和检测方法。     

某LLM-105基传爆药生产工艺及性能研究

为研究某型1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)基起爆药的性能,通过不同的重结晶工艺获得了不同形貌的炸药晶体,测试了其撞击感度;选用不同的粘结剂包覆炸药,通过钢块凹痕实验测试了其作功能力。结果表明:LLM-105在DMSO/水中重结晶并研磨后获得的炸药晶体对撞击钝感,LLM-105和Viton A质量比为97.5%/2.5%的药柱爆炸作功能力最强。此结果可为今后传爆药的发展提供指导作用。     

LLM-105/EPDM造型粉的制备及性能

以LLM-105为主体炸药,EPDM(乙丙三元橡胶)为黏结剂,采用溶液-水悬浮法制备了LLM-105/EPDM造型粉,并将其压制成药柱.用SEM对包覆前后样品的形貌进行了表征,并对其机械感度、热分解特性、热安定性和爆速进行了测试和分析.结果表明,与LLM-105和其他传爆药相比,EPDM/LLM-105造型粉的机械感度有一定程度的降低,热稳定性显著提高;当传爆药柱的装药密度为1.518 g/cm~3时,爆速可达7915 m/s.     

VNS反应合成LLM-116

以1,3-二硝基吡唑为原料,经热重排、氨气中和得到3,5-二硝基吡唑铵盐,然后酸化得到3,5-二硝基吡唑.以三甲基肼碘化物(TMHI)作为异常亲核取代氢(VNS)反应试剂,与3,5-二硝基吡唑在叔丁醇钾为催化剂,利用VNS反应合成4-氨基-3,5-二硝基吡唑(LLM-116).采用红外分析、核磁共振、元素分析等仪器鉴定了其结构,讨论了VNS反应机理及影响因素.通过实验,得出最佳VNS反应试剂为TMHI,反应时间为4 h,反应温度为25 ℃,收率达到60%.     

VNS反应合成LLM-116

以1,3-二硝基吡唑为原料,经热重排、氨气中和得到3,5-二硝基吡唑铵盐,然后酸化得到3,5-二硝基吡唑。以三甲基肼碘化物（TMHI）作为异常亲核取代氢（VNS）反应试剂,与3,5-二硝基吡唑在叔丁醇钾为催化剂,利用VNS反应合成4-氨基-3,5-二硝基吡唑（LLM-116）。采用红外分析、核磁共振、元素分析等仪器鉴定了其结构,讨论了VNS反应机理及影响因素。通过实验,得出最佳VNS反应试剂为TMHI,反应时间为4h,反应温度为25℃,收率达到60%。