NEPE推进剂的热分解研究(Ⅲ)HMX/RDX/AP-NEPE推进剂的热分解

采用快速热裂解原位反应池(气体原位反应池)／快速扫描傅里叶变换红外光谱仪(RSFT-IR)和固体原位池/RSFT—IR联用技术，实时测定了HMX／RDX／AP—NEPE推进剂气相及凝聚相热裂解产物，获得了在线性升温条件下该推进剂的热分解特征。研究表明，AP对其热分解过程有明显的催化作用。     

含CL-20的NEPE推进剂各组分热分解的相互影响

为深入了解含CL-20的NEPE推进剂的燃烧机理,借助热重-微商热重(TG-DTG)试验研究了含CL-20的NEPE推进剂的热分解特性,探索了主要组分NG、CL-20和AP之间的相互作用.结果表明,该推进剂的热分解过程分为3个阶段:增塑剂(NG)的挥发和分解,PEG和CL-20的分解,AP的分解.CL-20和AP的存在均促进了黏合剂体系中NG与PEG的分解,且CL-20的促进作用强于AP,CL-20的分解产物加速了AP的分解,Al粉在该体系中与其他组分的相互作用较弱.     

硅基纳米含能亚稳态复合物Si@PVDF/CL-20的制备及热分解特性

为提高复合纳米金属材料的能量利用率,采用静电喷雾工艺制备了不同硅质量分数(20%、30%和40%)的亚稳态含能分子间复合物Si@PVDF/CL-20,采用氧弹燃烧仪测试了不同质量比PVDF/CL-20复合物的燃烧热;采用SEM分析了PVDF/CL-20复合物的形貌特征,以及Si含量对Si@PVDF/CL-20复合颗粒形貌的影响;通过同步热分析仪DSC-TG研究了不同硅含量含能复合物的热行为,并计算了其热分解动力学参数。结果表明,当PVDF/CL-20质量比为1∶6时,放热量达到了最大值,可作为包覆纳米硅粉的最优含能复合物组成比例;SEM分析发现,当硅质量分数为30%时,其复合颗粒(即Si-30%@PVDF/CL-20)的球形度最好;随硅含量增加(如60%和80%),硅沉积现象逐步加重,此时很难形成球形度较好的复合颗粒;DSC分析发现,硅质量分数为20%时,低升温速率下即可发生剧烈失控化学反应。随着硅含量进一步增加,硅粉对PVDF/CL-20复合物的分解影响较小;由Friedman方法计算得出不同硅含量复合物Si@PVDF/CL-20的表观活化能分别为470.6、182.1、91.7kJ/mol,其中Si-20%@PVDF/CL-20分解反应物理过程不遵循单一动力学机理,Si-30%@PVDF/CL-20和Si-40%@PVDF/CL-20分解过程则可用成核和核生长模型描述。     

生物质热解气在高温煤焦层中裂解特性研究

在小型两段式固定床反应器中,对生物质热解气在高温煤焦层中的裂解反应特性进行了研究,重点考察了两段式热解中裂解温度、停留时间及煤焦特性对焦油裂解率、气体产率及成分的影响.结果表明,增加气体停留时间及裂解温度,都有利于促进生物质气中焦油裂解和气体产率提高.裂解温度对气体产率、组分及焦油裂解率影响更明显,高温促进H2和CO的生成,1000℃时H2和CO的含量达到94.51%.当生物质热解气在煤焦中停留时间达到1.41s后,气体中各组分变化趋于缓慢;不同热解条件所制得的煤焦对生物质气中焦油裂解效果不同,较低制焦温度和较短热解时间都有利于增加煤焦的反应活性,促进焦油分解为可燃气体.     

CL-20/DNT共晶炸药的制备及其性能研究

以丙酮为溶剂,通过蒸发结晶法制得六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/二硝基甲苯(DNT)共晶炸药。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重/差示量热法(TGA/DSC)研究了共晶炸药的形貌、结构和热分解特性,测试了CL-20/DNT共晶炸药的机械感度和5s爆发点温度,并计算了其爆轰性能。结果表明,共晶炸药的微观形貌不同于原料CL-20,呈条状晶体;衍射峰明显不同于CL-20/DNT物理混合物的衍射峰,表明有新物相生成。在DSC曲线上,CL-20/DNT共晶几乎没有DNT的熔化吸热峰,而CL-20/DNT物理混合物中有明显的熔化峰,且二者的放热峰峰形和峰位不同;与原料CL-20相比,共晶炸药的分解峰温提前了21℃,放热量(ΔH)和最大热流量(Qmax)分别增加了39%和104%。与CL-20/DNT物理混合物相比,共晶炸药的5s爆发点温度和表观活化能分别增加3.9℃和65.7kJ/mol,撞击感度降低88.9%,摩擦感度降低40%,说明共晶炸药热稳定性增强。CL-20/DNT共晶炸药的理论爆速达到8 340m/s。     

CL-20/TNT共晶炸药热分解机理的原子模拟

利用反应力场(ReaxFF)分子动力学方法,研究了CL-20/TNT共晶高温热分解的反应动力学过程与温度和密度的关系;分析了势能和物种数量的演化分布及CL-20和TNT热分解反应的衰减动力学和反应动力学参数。产物识别分析表明,CL-20上-NO_2键的断裂是共晶热分解的初始反应路径。随着共晶密度的增加,CL-20和TNT分解的反应能垒均升高。TNT的分解过程对CL-20的分解有抑制作用。N2、H2O、CO_2为共晶热分解的最终产物,产生速率大小依次为N2H2OCO_2。     

PbSnO_3@rGO纳米复合物的制备及其对CL-20热分解的影响

采用水热法制备了还原氧化石墨烯(rGO)负载PbSnO_3的纳米复合物(PbSnO_3@rGO),并通过XRD、SEM等方法对其进行了表征;用DSC法分析了制得的PbSnO_3@rGO和PbSnO_3-TDI还原型催化剂(r-PbSnO_3-TDI)对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)热分解的催化效果。结果表明,rGO作为基底负载PbSnO_3可以有效解决PbSnO_3纳米颗粒的团聚问题,极大地提高了其分散性;PbSnO_3@rGO对CL-20的热分解具有良好的催化活性,使CL-20的分解峰温降低1.32°C,表观分解热增加250J/g,CL-20的表观活化能由222.4kJ/mol降至181.1kJ/mol;PbSnO_3@rGO对CL-20的热分解催化效果优于r-PbSnO_3-TDI。     

EPDM对CL-20的包覆及表征

以CL-20为主体炸药、EPDM为黏结剂,采用水悬浮法制备了CL-20基PBX炸药,用SEM、XRD和FT-IR对产物进行了表征,并测试了其撞击感度和热安定性。结果表明,该包覆工艺可使EPDM成功地包覆在CL-20表面,在包覆过程中CL-20晶型没有发生变化。与原料CL-20相比,包覆样品的撞击感度明显降低,特性落高由15.9cm提高到40.7cm,热安定性更好。     

CL-20粒度对GAP/AP/Al高能推进剂燃烧性能的影响

为了研究CL-20粒度对含Al高能固体推进剂燃烧性能的影响,通过捏合浇铸工艺制备了含不同粒度CL-20(14μm、115μm)的GAP/AP/Al高能推进剂,采用靶线法测定了推进剂在不同压强下的燃速,并计算了压强指数;利用微型高温热电偶测温技术、燃烧火焰单幅照相技术研究了CL-20粒度对该推进剂燃烧性能影响的机理。结果表明,7～18MPa下含粗粒度(115μm)CL-20的GAP/AP/Al推进剂的燃速比含细粒度(14μm)CL-20的推进剂高7%～37%;2～10MPa下前者压强指数为0.52,后者为0.46;粗粒度CL-20较细粒度提前进行部分分解,分解产物除催化自身分解反应外,还促进了AP的分解,从而提高了相应推进剂凝聚相反应区的温度攀升速率,并使推进剂的燃速更高。     

红外光谱联用技术在材料热分解研究中的应用

介绍了傅里叶变换红外光谱技术和固体原位反应技术、快速热裂解原位反应技术以及热分析技术的联用在实时监测材料受热分解过程中凝聚相中间产物、终态产物和气相产物的组成以及分解起始温度点和温度范围方面的应用,提供了一种切实可行的材料热分解机理研究方法。