石蜡/Estane5703复合钝感包覆CL-20的研究

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的机械感度,采用水悬浮法,以钝感剂石蜡及高分子聚合物Estane5703为包覆原料包覆CL-20,制备了4种包覆颗粒。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)、机械感度测试方法表征包覆前后CL-20的晶型、包覆状态、热分解温度、机械感度。结果表明,石蜡与Estane5703可完整包覆CL-20,且包覆后CL-20的ε晶型未发生改变。采用水悬浮法包覆CL-20,当石蜡/Estane5703含量为总体系质量的2%/2%时,CL-20的撞击感度由100%降低至40%,摩擦感度由100%降低至48%;放热峰温提高5.4℃。     

CL-20/TATB粘结炸药制备及其表征

使用钝感炸药三氨基三硝基苯(TATB)对高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)进行包覆和降感处理,制备过程中以1%的Estane作为粘结剂,5%的TATB作为钝感剂,采用水悬浮法制备了CL-20基PBX,并对其进行SEM、XRD、DSC以及撞击感度性能测试。结果表明:TATB可以有效地包覆在CL-20表面,在包覆过程中CL-20晶型未发生改变;与未添加TATB的CL-20/Estane粘结炸药相比,热爆炸临界温度提升了0.08℃,活化能提高了7.09k J·mol-1,并且其撞击感度明显降低,特征落高(H50)由30.64cm提升至44.57cm,提升了45.5%。     

二氧化钛对硝胺炸药复合离子性能的影响

以CL-20、HMX为主体炸药,Estane和Viton为粘结剂,Ti O2为增塑剂,用水悬浮法制备了硝铵炸药复合离子,采用SEM、撞击感度测试仪、XRD、DSC对产物进行了性能测试。结果表明:加入二氧化钛以后,CL-20、HMX的晶型仍为ε型,说明二氧化钛不会改变硝铵炸药的内部结构;CL-20/Estane撞击感度的特性落高从35.2cm升高到42.3cm,摩擦感度降低了20%,HMX/Viton的特性落高从40.2cm升高到46.7cm,摩擦感度降低了20%;CL-20/Estane的热爆炸临界温度升高了7.54℃,HMX/Viton的热爆炸临界温度升高了4.10℃。     

乳液-破乳法制备CL-20基PBX及其性能表征

采用乳液-破乳法制备了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)基PBX复合颗粒物,对样品的形貌、包覆度和晶型进行了表征,幵对其热安定性和撞击感度进行了测试和分析,同时对比水悬浮法制备的相同配方复合颗粒的性能。结果表明:两种方法制备的复合颗粒中CL-20晶型均为ε型,热安定性和机械感度较超细CL-20都有明显提高;相比水悬浮法,破乳法制备的复合颗粒包覆度提高24%,特性落高H50提高4.18cm,热爆炸临界温度提高5.9℃,表观活化能提高了28.71k J/mol。说明破乳法制备的CL-20基PBX撞击感度更低、热安定性更好。     

HTPB基粘结体系中ε-CL-20的晶型转变规律

采用原位X-射线粉末衍射(原位XRD)技术对端羟基聚丁二烯(HTPB)基粘结体系中ε-六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)的晶型转变行为进行了研究,探讨了HTPB、甲苯二异氰酸酯(TDI)、葵二酸二辛酯(DOS)、二月桂酸二丁基锡(T-12)、高氯酸铵(AP)、Al等添加剂对CL-20晶型转变的影响。结果表明,添加剂能够引起ε-CL-20在热刺激作用下的晶型转变的起始温度发生变化,HTPB和TDI能在一定程度上包覆CL-20晶体,T-12作为胶黏的催化剂与HTPB及TDI联用时能加速包覆,都对ε→γ晶型转变有抑制作用。而DOS与CL-20混合后却促使ε→γ的晶型转变。AP、Al与CL-20属于固固混合,对ε-CL-20晶体的晶型转变影响不明显。另外,将粘结体系ε-CL-20在70℃下持续加热60 h后,发现ε-CL-20晶型未发生转变。     

喷雾和超声辅助制备超细球形化ε-CL-20

采用喷雾和超声辅助重结晶装置制备了超细球形化六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)颗粒。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)测试表征了样品的形貌、粒径、晶型。用差示扫描量热法(DSC)分析了其热安定性,采用Kissinger公式和Zhang-Hu-Xie-Li热爆炸临界温度计算式,计算了热分解反应的表观活化能和热爆炸临界温度。按GJB772-1997方法测试了其机械感度。结果表明,制备的超细CL-20为粒径400nm左右的球形颗粒,分散性良好,其晶型为ε型。超细CL-20的热安定性较原料有所降低。原料CL-20和超细CL-20的热爆炸临界温度分别为242.85℃和241.64℃,表观活化能分别为156.04kJ·mol~(-1)和165.11kJ·mol~(-1)。与原料CL-20相比,超细CL-20的撞击感度明显降低,特性落高由14.98cm提高到31.95cm,摩擦感度也降低,爆炸概率从100%降低到40%。     

含能快递-2021年第4期

北京理工大学研究了表面原位聚合多巴胺对CL?20晶型稳定性的影响北京理工大学利用4种儿茶酚胺类物质在碱性条件下的自聚合反应,对ε-CL-20进行表面改性,包覆层质量分数为0.7%~1.6%不等,得到了具有良好晶型稳定性的核壳结构含能复合物。采用DSC和in?situ XRD等技术对4种材料的固-固晶变进行了监测,相较于ε-CL-20(144.5℃),经聚多巴胺(PDA)包覆的材料的晶变温度提高了约30℃。同时,PDA也在一定程度上降低了CL-20的撞击与摩擦感度。     

F2602/GAP/CL-20复合纤维的静电纺丝制备及性能

通过静电纺丝工艺制备了氟橡胶/聚叠氮缩水甘油醚/六硝基六氮杂异伍兹烷(F2602/GAP/CL-20)复合纤维,研究了不同溶液浓度、黏结剂含量、纺丝电压以及注射速率的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)观察其微观形貌,发现在溶液质量浓度为20％、黏结剂F2602/GAP含量为10％、纺丝电压为14 kV、注射速率为5×10-3 L·h-1时,制备的F2602/GAP/CL-20复合纤维呈三维网状结构,表面均匀且光滑.采用X射线衍射(XRD)分析、红外光谱(IR)分析、差示扫描量热仪(DSC)分析以及机械感度测试分析了F2602/GAP/CL-20复合纤维以及原料CL-20的性能.静电纺丝后复合纤维中的CL-20晶型由ε型转变成β型,且静电纺丝过程中CL-20与F2602/GAP未发生化学反应.经静电纺丝后,F2602/GAP/CL-20复合纤维的表观活化能(374.3 kJ·mol-1)比原料CL-20(178 kJ·mol-1)提高了196.3 kJ·mol-1,热稳定性得到提高.F2602/GAP/CL-20复合纤维的撞击感度H50(62.6 cm)比原料CL-20(21.2 cm)提高了41.4 cm,摩擦感度(52％)比原料CL-20(84％)降低了32％,降感效果显著.     

压缩空气式喷雾制备超细球形CL-20

利用压缩空气式喷雾装置制备了超细球形化六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)颗粒,对样品的形貌、颗粒和晶型进行了表征,对其热安定性进行了测试和分析,并对样品的表观活化能和热爆炸临界温度进行了计算。此外,对超细CL-20的机械感度进行测试。结果表明:制备出的CL-20颗粒径为300nm左右,且球形化程度较高,晶型为β型;超细CL-20的热安定性相比原料有所降低,热敏感性更高;超细CL-20的撞击感度较原料明显降低,特性落高由17.8cm提高到33.9cm。     

CL-20重结晶过程中的晶型转变研究进展

介绍了不同晶型六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)(包括α-、β-、γ-、ε-及ζ-)的结构、热稳定性及性能。综述了CL-20的重结晶方法(包括溶剂-非溶剂法和溶剂挥发法)以及在溶液中的晶型转变。认为:ε-CL-20最有应用价值,不能直接合成,它需通过重结晶得到,但结晶时的晶型转变会降低ε-CL-20晶型的纯度,从而影响爆轰性能。讨论了溶剂和温度对CL-20晶型转变的影响。根据Ostwald规则,从热力学和动力学角度解释了CL-20的晶型转变过程。指出了现有研究的不足,提出了通过控制CL-20的晶型转变路径、优化重结晶条件,以获得晶型纯度高的ε-CL-20的新思路。     

CL-20/FOX-7基PBX的制备及其性能表征

为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)的安全性能,并保持其较高能量,以聚氨酯高聚物Estane为包覆剂,1,1?二氨基?2,2?二硝基乙烯(FOX?7)为含能降感成分,利用水悬浮包覆法制备了三种不同配比的CL?20/FOX?7基高聚物粘结炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、撞击感度测试仪以及摩擦感度测试仪对样品的形貌结构、晶型、热分解特性以及样品的机械感度进行测试分析,用电测法对三种配比高聚物粘结炸药(PBX)爆速进行测试。结果表明,CL?20/FOX?7基炸药颗粒包覆效果较好,且CL?20和FOX?7均未发生转晶。三种CL?20/FOX?7基PBX表观活化能比细化CL?20分别提高了17.12,32.87 kJ·mol~(-1)和40.24 kJ·mol~(-1);活化焓(ΔH)较CL?20也明显提高;特性落高由细化CL?20的27.5 cm分别提高到58.3,56.5,54.2 cm。三种配比CL?20/FOX?7基PBX实测爆速分别为8474,8503,8577 mg·s~(-1),与PBXN?5相当,但特性落高较PBXN?5提升了48.5%以上,炸药安全性能明显提升。     

溶剂-反溶剂交替法制备大颗粒圆滑ε-CL-20

将六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的滤液加入到反溶剂中,析出少量的晶体,起到类似"晶种"的作用,二次快加大量反溶剂使析出的晶体沿"晶种生长"以制备大颗粒圆滑ε-CL-20。分析了反溶剂体积和搅拌速率对ε-CL-20形貌和粒度的影响。对结晶后的ε-CL-20性能进行了表征。结果表明,与原料相比,采用这种方法制备出的ε-CL-20的晶体颗粒,具有表面圆滑、无尖锐棱角、高致密、粒度分布窄的特点。ε-CL-20的特性落高H_(50)从25 cm提高到40 cm,摩擦感度从96%降到32%,密度从2.0367 g·cm~(-3)提高到2.0384 g·cm~(-3)。     

纳米CL-20/AP含能复合粒子的制备及性能表征

为了改善2,4,6,8,10,12?六硝基?2,4,6,8,10,12?六氮杂异伍兹烷(CL?20)的安全性能,采用一步球磨法制备出纳米CL?20/AP含能复合粒子,并通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和撞击感度测试对其性能进行了研究。结果表明,纳米CL?20/AP含能复合粒子球形化效果明显,粒径约为300～500 nm;复合粒子的峰位置发生明显的偏移、新增和消失,推测其物相晶型可能发生变化,由于多晶样品的择优取向,复合粒子的X射线衍射峰强度明显降低;纳米CL?20/AP含能复合粒子的放热峰相比原料提前了,更容易发生热分解;撞击感度测试中,复合粒子的特性落高比CL?20增加了13.10 cm,安全性能更好。     

1-甲基-4,5-二硝基咪唑包覆钝感CL-20研究

利用1-甲基-4,5-二硝基咪唑(4,5-MDNI)在水中不同温度下的熔化和凝固结晶,通过水悬浮分散包覆工艺将4,5-MDNI包覆在六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)颗粒的表面,制得外层为4,5-MDNI、内层为CL-20的双层混合炸药;采用扫描电镜观察了包覆前后炸药的显微结构、撞击感度测试表明:包覆后含量为6%的4,5-MDNI可使CL-20撞击感度(2.5 kg落锤)爆炸百分数由100%降低到8%;并通过DSC-TG技术研究了双层混合炸药的相容性。     

亚微米六硝基六氮杂异伍兹烷的制备及其性能研究

采用HLG-50型粉碎机,成功制备了亚微米六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）。运用激光粒度仪和扫描电子显微镜(SEM)对产品的粒度分布、颗粒大小及形貌进行了表征;采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(Raman)、X射线粉末衍射(XRD)仪及高效液相色谱(HPLC)仪分析了产品的晶型和纯度;使用热重(TG)和差示扫描量热(DSC)法分析其热分解特性,同时表征了产品的冲击波感度。研究结果表明：亚微米CL-20颗粒呈类球形,其平均粒径d₅₀为210 nm, 并保持着原料的ε晶型且纯度高;与原料相比,亚微米CL-20的热分解峰温度稍有提前,其冲击波感度下降了53.1%,降感效果明显,有利于CL-20的应用。     

不同晶体特性CL‍-20热晶变规律与动力学

六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）的晶型转变与控制技术是含能材料领域的热点,也是其应用推广时必须解决的关键问题。为了更加深入掌握不同晶体特性ε-CL-20的晶型转变规律与机制,采用原位X射线粉末衍射仪技术,对其热晶变行为及等温晶变动力学进行研究,探讨了晶体表面及内部缺陷对CL-20的ε→γ热晶变行为的影响,计算了不同晶体特性ε-CL-20的等温晶变动力学并获得了相关参数。结果表明,温度是影响ε-CL-20热晶变的主导因素,对于几十到几百微米的ε-CL-20,随着晶体内部及表面缺陷的增多,热晶变起始温度降低、热晶变速率增大。与粒径100μm的ε-CL-20晶体相比,超细ε-CL-20(0.5～1μm)的热晶变起始温度更高,热晶变速率也较快,并从晶体缺陷的两面性解释了超细ε-CL-20的异常热晶变行为。CL-20在热刺激作用下发生ε→γ晶变时,晶体的表面缺陷及内部缺陷作为相变过程的薄弱环节对其有诱导作用,γ晶型在ε-CL-20晶体上成核势垒较低的空位、杂质或位错等缺陷处优先成核,随后在这些位置逐渐长大。     

黏结剂对喷雾干燥FOX-7基PBXs的性能影响

为研究喷雾干燥制备高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosives,PBXs)的包覆机理和黏结剂种类及含量对PBXs性能的影响,分别以聚酯型热塑性聚氨酯(Estane 5703)、氟树脂(F₂₃₁₄)、氟橡胶(F₂₆₀₂)和丙烯酸酯橡胶(ACM)为黏结剂,采用喷雾干燥技术制备细化FOX-7和含有不同黏结剂种类和含量的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)基PBXs。分别采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、撞击感度测试仪测试样品的表面形貌、晶型、热分解特性和撞击感度,研究黏结剂种类和含量对FOX-7基PBXs性能影响。结果表明,喷雾干燥包覆样品晶型均为α-FOX-7;Estane 5703包覆样品拥有最佳的球形度、表面光滑度和机械安全性,但表观活化能降低10.61%,F₂₆₀₂包覆样品的热稳定性好,二者作为黏结剂均可有效降低FOX-7的撞击感度;黏结剂含量为3%～5%时,FOX-7基PBXs造型粉颗粒表面光滑,包覆黏结效果好;黏结剂含量为5...     

热塑性聚氨酯硬段含量对CL-20钝感效果的影响研究

合成了以PET/PEPA为软段的不同硬段含量的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外(FTIR)对其进行了表征,并测试了其力学性能。通过水-溶液悬浮法将TPU包覆于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),对包覆后的CL-20进行了撞击感度、表面能和XPS测试。结果表明,不同硬段含量热塑性弹性体的包覆钝化效果不同,弹性体的力学性能与包覆效果(撞击感度、表面张力)具有一定关系。当硬段含量为50%时,TPU的强度和韧性适中,CL-20被其包覆后,撞击感度明显降低,特性落高达到46.2cm,XPS测试所得包覆度达到68.13%。     

喷雾干燥工艺条件对HMX/F_(2602)核壳复合微球粒度的影响

采用悬浮喷雾干燥法将偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物(F_(2602))包覆于HMX颗粒表面,制备了HMX/F_(2602)核壳复合微球。采用共混溶液喷雾干燥法制备了HMX/F_(2602)复合微球。探讨了进口温度、进料速率和料液浓度等悬浮喷雾干燥工艺条件对HMX/F_(2602)核壳复合微球粒度的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪和撞击感度仪表征了两个样品的形貌、粒度和撞击感度。结果表明,悬浮喷雾干燥法的优化工艺条件为:入口温度85℃,进料速率3 m L·min~(-1),料液浓度2%。HMX/F_(2602)复合微球有内部缺陷,中值粒径为4.75μm。HMX/F_(2602)核壳复合微球为实心球状,中值粒径1.23μm。HMX/F_(2602)复合微球和HMX/F_(2602)核壳复合微球的撞击特性落高分别为31.23 cm和41.37 cm,显示HMX/F_(2602)核壳复合微球有更好的性能。     

PVA/FEVE/CL-20炸药油墨设计、直写成型及其微尺度传爆特性

为考察氟碳树脂（FEVE）在炸药油墨中的应用效果,以聚乙烯醇（PVA）水溶液为水相,FEVE乙酸乙酯溶液为油相,设计了一种新型水包油乳液型黏结体系,并加入亚微米ε-CL-20颗粒,配制CL-20基炸药油墨进行直写技术打印。采用扫描电子显微镜、流变测试仪、X射线衍射仪、撞击和摩擦感度测试仪对打印成型样品进行形貌表征和传爆性能测试。结果表明,PVA/FEVE水包油乳液型黏结剂体系稳定存在时间可达174 h。90%固含量的CL-20的炸药油墨流变性能最佳,具有良好的可打印性。所得直写打印成型样品表面光滑,为多微孔内部结构,CL-20炸药晶型仍为ε型。打印样品的撞击能和摩擦力分别为216 N和4.5 J,相比原料ε-CL-20,撞击感度和摩擦感度分别降低了125%和200%。打印样品的爆速、临界传爆拐角、1 mm线宽临界传爆厚度和方形截面临界传爆尺寸分别为6772 m·s^-1、160°、0.039 mm和0.4 mm×0.4 mm,具有优异的微尺度传爆能力。