HNIW在乙酸乙酯-正庚烷溶剂体系中的结晶机制研究

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)具有α-、β-、γ-、ε-等多种晶型,常压下,在不同溶剂系统中,晶型之间会相互转化.采用溶剂/反溶剂法,研究了正庚烷以不同速度加入到HNIW的乙酸乙酯饱和溶液中HNIW的结晶过程,采用红外光谱仪和扫描电子显微镜研究了结晶过程中HNIW的晶型和形貌.结果显示:当正庚烷的加料速度大于100 mL·s-1时,HNIW的结晶机理主要受动力学控制,先是亚稳相β-HNIW晶核的形成和生长,随后由亚稳相β-HNIW向稳定相ε-HNIW转变,最终全部变为ε-HNIW.当正庚烷的加料速度小于20 mL·s-1时,HNIW的结晶机理主要受热力学控制,不存在相转移,只有ε-HNIW的成核和随后生长.在结晶过程中如有水存在,则会生成水合α-HNIW.因此,制备ε-HNIW的溶剂一般采用非极性或极性小的溶剂,而不用极性大的溶剂.     

HNIW在乙酸乙酯-正庚烷溶剂体系中的结晶机制研究

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)具有α-、β-、γ-、ε-等多种晶型,常压下,在不同溶剂系统中,晶型之间会相互转化。采用溶剂/反溶剂法,研究了正庚烷以不同速度加入到HNIW的乙酸乙酯饱和溶液中HNIW的结晶过程,采用红外光谱仪和扫描电子显微镜研究了结晶过程中HNIW的晶型和形貌。结果显示:当正庚烷的加料速度大于100 mL.s-1时,HNIW的结晶机理主要受动力学控制,先是亚稳相β-HNIW晶核的形成和生长,随后由亚稳相β-HNIW向稳定相ε-HNIW转变,最终全部变为ε-HNIW。当正庚烷的加料速度小于20 mL.s-1时,HNIW的结晶机理主要受热力学控制,不存在相转移,只有ε-HNIW的成核和随后生长。在结晶过程中如有水存在,则会生成水合α-HNIW。因此,制备ε-HNIW的溶剂一般采用非极性或极性小的溶剂,而不用极性大的溶剂。     

溶剂性质对六硝基六氮杂异伍兹烷晶型的作用

研究稳定地得到e型六硝基六氮杂异伍兹烷( HNIW)的结晶工艺条件,并寻求多晶转变的理论解释。研究发现,非溶剂的物理性质,如偶极矩、分子极性,在结晶过程中对于HNIW的晶型起重要作用。常温下在无晶种时,当利用乙酸乙酯、丙酮作为溶剂,采用偶极矩值小的非溶剂,如环己烷、石油醚、甲苯、异辛烷等均可使HNIW以ε型晶型结晶出来,反之,采用偶极矩值大的非溶剂,如三甘醇则使HNIW以其它晶型结晶出来。在较高温度下,s型HNIW在极性与非极性溶剂中稳定存在时间明显不同。     

晶形控制剂对ε-HNIW晶体形貌的影响

采用在乙酸乙酯-环己烷转晶体系中将y-型六硝基六氮杂异伍兹烷(γ-HNIW)转晶成ε-HNIW的方法,研究了晶形控制剂醇类化合物(A1)和羧酸类化合物(A2)对转晶产物ε-HNIW晶体形貌的影响.扫描电子显微镜(SEM)分析表明,晶形控制剂使ε-HNIW晶体的最终形貌发生改变,晶体表面更加光滑,表面缺陷减少.相对于不添...     

溶剂中ε-CL-20的晶型变化

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、扫描电镜(SEM)等手段分析表征了ε-CL-20在乙醇、二氯甲烷、丙酮和乙酸乙酯单一溶剂以及其不同体积比混合溶剂中溶解结晶后得到样品的晶型。结果表明,单一溶剂体系中,ε-CL-20在溶解度较大的丙酮、乙酸乙酯中重结晶得到的样品发生了晶型转变,在混合溶剂体系中,晶体类型与溶剂体积比有关,溶剂体积比的大小与晶型转变与否反应了溶剂在ε-CL-20晶型转变过程中的作用大小,晶型转变方向与偶极矩大的溶剂中结晶类型一致。其原因可能是ε-CL-20的良溶剂可促使ε-CL-20的溶解结晶类型发生改变,且结晶类型与溶剂溶度参数参数大小以及溶液的过饱和比有关。     

六硝基六氮杂异伍兹烷转晶工艺最新研究进展

综述近五年六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)转晶工艺的最新进展，包括多种经改进的实验室转晶方法及工业装置的转晶工艺。详细说明了转晶的操作程序及条件，提出了多种可供HNIW转晶采用的溶剂、非溶剂和晶型改性剂，讨论了结晶工艺对ε-HNIW结晶质量的影响。     

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。     

用傅立叶变换拉曼光谱定量分析HNIW的β-和ε-晶型混合物

研究了以傅立叶变换拉曼光谱定量分析ε-HNIW中β-晶体含量的方法.通过分析(α-,β-,γ-,ε-)六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)的傅立叶变换拉曼光谱图,以300～270 cm-1区域的吸收峰为ε-HNIW晶型纯度检测的定量依据.配制一系列不同配比的(β-,ε-)HNIW混合物,经拉曼光谱分析后绘制工作曲线,在28...     

超细ε-HNIW的制备及表征

利用微团化动态结晶法,以乙酸乙酯为溶剂、正庚烷为反溶剂,在不同的溶液浓度和温度条件下,制备了超细的六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)。采用激光粒度分析仪、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对样品进行表征分析。结果表明:溶液浓度为0.4g/m L、温度为60℃时可得到中位径为450nm的超细HNIW混合晶体,粒度分布窄,呈近球形。所得混晶样品通过转晶实验,在乙酸乙酯/正庚烷混合溶液中搅拌6.5h,制得了平均粒度为1.36μm、粒度分布窄的超细ε型HNIW。     

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。     

含包覆ε-HNIW的NEPE推进剂的力学性能

以Impranil DLF(R)聚氨酯和密胺甲醛树脂为包覆层分别采用破乳法及原位聚合法包覆了ε-HNIW,并将其应用于NEPE推进剂.对这两种NEPE推进剂进行了力学性能测试及SEM形貌观察.结果表明,密胺树脂包覆ε-HNIW推进剂最大延伸率εm比未包覆的ε-HNIW推进剂提高75.2%,断裂延伸率εb提高62.16%,εb/εm比值由1.24降低至1.03,接近于1,"脱湿"问题得到显著改善,推进剂表面ε-HNIW脱落较少,黏合结实;含Impranil DLF①聚氨酯包覆ε-HNIW的推进剂综合力学性能提高不大,εb/εm比为1.10,推进剂表面ε-HNIW有部分脱落.     

HNIW在硝酸中的转晶技术研究

测定了六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)在不同浓度硝酸中的溶解度及其随温度的变化。研究了将α、γ-HNIW在硝酸中转晶为ε-HNIW的工艺。结果表明,通过改变硝酸浓度、加晶种温度、搅拌速率可制备出具有不同结晶特性的HNIW。采用90%的硝酸进行HNIW的转晶,将加晶种温度控制在34～40℃,可以得到ε-HNIW,得率为98%以上,纯度为99%以上,酸值低于2‰。     

HMX重结晶过程中的晶型析出与转变研究

以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,水为非溶剂,通过采用溶剂非溶剂重结晶细化中的正加法与反加法,研究了HMX重结晶过程中的晶型转变,提出了晶型析出与转变的方式。研究表明溶剂非溶剂比例是重结晶晶型的决定性因素,在溶剂非溶剂任意比例下,晶体首先析出γ-HMX,溶剂过量时γ-HMX转晶为β-HMX,溶剂非溶剂相当时,转晶为α-HMX,非溶剂过量则保持γ晶型。     

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。     

水性聚氨酯乳液破乳法包覆钝感ε-HNIW的影响因素

采用水性聚氨酯乳液破乳法包覆了ε-HNIW。通过正交实验L9(34)和单因素实验,对影响包覆效果及产品感度的诸多因素进行了分析,结果表明,影响因素大小顺序为温度、溶剂添加量、破乳剂溶液添加量及搅拌速度,其中温度的选择和溶剂用量直接关系到最终产品的粒度及包覆效果,最佳的工艺条件是破乳温度为45℃,溶剂与聚氨酯质量比为8∶1,破乳剂溶液与聚氨酯质量比为4∶1,搅拌速度为300r.min-1。表面活性剂要在破乳之后添加才能有效控制粒度并防止颗粒间团聚,在破乳前添加会影响破乳结果。在最佳工艺条件下制备的包覆产品为小球型颗粒,表面聚氨酯包覆均匀,特性落高H50比未包覆的ε-HNIW提高了22cm。     

超细CL-20的制备与测试

采用溶剂.非溶剂的方法得到了CL-20超细颗粒,并进行表征.结果表明,细化后CL-20的颗粒形貌更为圆滑,粒度分布处于0.352-1.198μm之间,晶型仍为ε型.感度测试表明,细化后的CL-20较之原材料撞击感度有所降低,冲击片感度有所提高.     

ε－HNHAIW在100℃下的热稳定性

ε－ＨＮＨＡＩＷ在１００℃下，两个４８ｈ累计热失重量为０．０２％。１００℃持续加热１００ｈ，样品不燃不爆，晶形外貌未发生明显变化，ＦＴＩＲ光谱显示没有发生晶型转变。     

氟两相体系与甲苯硝化反应

研究了氟溶剂和有机溶剂组成的氟两相体系、等当量的甲苯和硝酸的硝化反应.考察了硝化体系、反应时间和温度、氟溶剂的用量对硝基甲苯收率和产物异构体比例(Rp-/o-)的影响.全氟己烯(PFH)和全氟壬烯(PFN)可以和乙醚、正庚烷、四氯化碳和甲苯等有机溶剂形成氟两相体系,其互溶温度与组成有关.甲苯在全氟己烯中硝化的较佳工艺条件：n甲苯n硝酸n硫酸nPFH＝110.22.0,50℃反应4h收率93.8%,Rp-/o-为0.66.冷却反应物料氟溶剂自动分层,分离简便,可循环使用.     

纳米ε-CL-20/Estane制备与表征

为了控制六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)晶型及降低机械感度,以聚氨基甲酸乙酯弹性纤维(Estane)为包覆剂,采用悬浮喷雾法制备了纳米ε-CL-20/Estane粒子。借助扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和撞击感度测试表征了样品的粒子形貌、粒径、晶型、热安定性和撞击感度。结果表明,Estane可以成功地包覆在CL-20表面,所得颗粒为椭球形或球形,中值粒径为456.3 nm。包覆后晶型仍为ε型。原料CL-20、水悬浮工艺包覆和悬浮喷雾工艺包覆的ε-CL-20/Estane的热爆炸临界温度分别为224.52,228.65℃和229.87℃。和水悬浮法工艺相比,悬浮喷雾法制备的ε-CL-20/Estane的撞击感度降低,特性落高由35.80 cm提高到41.30 cm。     

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)。