含能配合物Zn_4(C_4N_6O_5H_2)_4(DMSO)_4的晶体结构及催化性能(英文)

以ANPyO、Zn(CH_3COO)_2·2H_2O和DMSO作原料,通过溶液法合成了含能配合物Zn_4(C_4N_6O_5H_2)_4(DMSO)_4,采用傅立叶变换红外光谱、元素分析、X-射线单晶衍射、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)对其结构进行了表征,用Kissinger和Ozawa法计算了配合物放热过程的表观活化能。研究了配合物对黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)和高氯酸铵(AP)热分解的催化效果,测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,配合物属单斜晶系,空间群为P2_1/C。配合物热分解过程有一个吸热峰和一个放热峰,剩余残渣质量分数为14.38%;表观活化能为225.56 kJ/mol;配合物对RDX和HMX热分解催化效果不明显,但对AP具有非常显著的催化效果;配合物对撞击和摩擦钝感。     

Zr(BHT)_2高能钝感燃烧催化剂的合成及热分解行为

以二氯乙二肟、二甲基甲酰胺、叠氮化钠、盐酸羟胺和硝酸锆等为原料,采用络合沉淀法合成了高能钝感的Zr(BHT)_2燃烧催化剂;利用差示扫描量热法(DSC)和热重法(TG)研究了不同升温速率下Zr(BHT)_2的热分解性能;分别利用Ozawa法和Kissinger法计算其表观活化能(EO和EK)和指前因子(Ak),得到其热分解动力学参数、热分解机理函数、热爆炸温度和热力学性质;测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,Ozawa法和Kissinger法计算得到Zr(BHT)_2的表观活化能分别为150.51和152.15kJ/mol,热分解过程符合Avrami-Erofeev方程;自加速分解温度和热爆炸临界温度分别为497.63和530.71K;热分解自由能(ΔG~≠)为122.04kJ/mol,活化焓(ΔH~≠)为147.88kJ/mol,活化熵(ΔS~≠)为50.27J/mol。感度测试结果表明,Zr(BHT)_2燃烧催化剂对撞击和摩擦均钝感,安全性较高。     

纳米Al/RDX混合物的安全性

为提高含纳米Al固体推进剂和PBX炸药的安全性,利用DSC、SEM、机械感度、火焰感度等测试方法,探讨了混合方法、混合比例、包覆改性等因素对纳米Al/RDX混合物安全性能的影响。结果表明,与筛分混合法相比,通过溶液法混合,纳米Al能均匀分散于RDX表面,使纳米Al/RDX的热分解活化能和热爆炸临界温度分别增加8.7%和4.5%,热安定性也提高;随着纳米Al含量的增加,纳米Al/RDX混合物的摩擦感度和撞击感度均减小,而溶液混合法所得样品的撞击感度明显高于筛混法;采用氟橡胶、炭黑B包覆纳米Al后混合物的撞击感度降低到包覆前的18.4%。     

掺杂硝酸镍的RDX炸药混合物的热分解性能的研究

采用差示扫描量热分析（DSC）和热重（TG）分析法,研究了含不同质量比硝酸镍/RDX混合物的热分解性能。通过Ozawa法和NL-INT法对4种不同混合物的表观活化能进行了计算。实验结果表明,随着硝酸镍含量的增加,混合物的热分解分成两个阶段,且吸热和放热量逐渐减小。4种混合物的表观活化能结果表明,随着硝酸镍含量的增加,分解活化能值逐渐减小,热稳定性逐渐变差。     

粒径和晶形对ε-HNIW感度的影响

采用溶剂-反溶剂重结晶工艺制备出3种不同粒径和晶形的ε-型HNIW,用激光粒度仪和偏光显微镜-扫描电镜(SEM)对样品的粒度和形貌进行表征,并测试了撞击、摩擦感度和热分解性能。结果表明,随着粒径的减小,HNIW的撞击感度显著降低,热稳定性缓慢降低,但摩擦感度增加;粒度分布越宽,撞击感度与大颗粒感度值相当,摩擦感度与细颗粒感度值相当;粒径分布窄时,颗粒晶形越规整,撞击和摩擦感度越低,热稳定性越好。影响HNIW撞击、摩擦和热分解的主要因素依次是粒径、粒度分布和晶形。     

机械球磨法制备纳米HATO及其性能测试

采用机械球磨法结合真空冷冻干燥技术制备了纳米5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟铵(HATO,又名TKX-50),用激光粒度仪分析其粒度分布,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察其颗粒大小和形貌;采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对其晶型、成分及纯度进行分析;采用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)分析其热分解特性,同时测试了工业微米级及纳米HATO的摩擦感度和撞击感度。结果表明,制备的纳米HATO颗粒大小均匀,形貌规则呈类球形,平均粒径小于100nm,且引入的杂质极少;纳米HATO的热分解峰温较工业微米级HATO稍有提前,最大热失重温度降低2.46℃,表观活化能下降2.02kJ/mol,自发火温度提高2.95℃,表明热力学稳定性基本不变,安定性有所提高;纳米HATO的撞击感度和摩擦感度分别为44.5cm和48%,与工业微米级HATO相比分别降低了44%和16%,表明机械感度明显降低,安全性得到提高。     

球形ADN及ADN@AP复合粒子的制备与性能研究

为了改善二硝酰胺铵(ADN)的吸湿性，提高其安全性能，促进其大规模实际应用，采用溶剂-非溶剂法制备球形ADN及ADN@AP复合粒子。通过扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、TG-DSC同步热分析仪、撞击感度仪、恒温恒湿箱对所制备样品的形貌、晶体结构、热分解性能、撞击感度和吸湿性进行表征和测试，并与原料ADN、ADN/AP混合物进行比较。结果表明，ADN@AP复合粒子以ADN为核，AP为壳，形状规则；相比于原料ADN和ADN/AP混合物，ADN@AP复合粒子的反应活化能降低了35.1kJ/mol和10.73kJ/mol,撞击感度降低了100.10%和26.52%,ADN@AP复合粒子相比原料ADN在24h后绝对吸湿率降低了213%,表明复合粒子的热分解性能得到改善，降感降吸湿性效果显著。     

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。     

HMX晶体的习性变态研究

为改变醋酐法制备 HMX/RDX 的综合工艺中所制得 HMX 与 RDX 的混合物中的 HMX(α-HMX)的晶体习性,进行了 HMX 晶体的习性变态研究。经试验对比找到了 Sb_2O_3是 HMX 转晶的良好调节剂,为在硝解中直接得到β-HMX 晶体找到了新途径。     

硼粉含量对Mg/PTFE富燃料推进剂性能的影响

为研究硼粉含量对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)富燃料推进剂性能的影响,采用混合模压成型工艺制备了7种不同硼粉含量的Mg/PTFE推进剂药柱。用红外测温仪、TG-DTA、量热仪分别测试其燃烧性能、热分解性能和爆热,并测试了其机械感度。结果表明,加入硼粉后,推进剂的燃烧性能明显改善,硼粉质量分数为15%时,线性燃速和质量燃速达到最高;当硼粉质量分数为20%时,燃烧温度达到最高;随着硼粉含量的增加,爆热稍微降低,完全燃烧热随着硼粉含量的增加而增大;当硼粉质量分数为10%时,高温放热峰温度降低128℃,撞击感度和摩擦感度达到最高值。     

基于疏水仿生学提升超细高氯酸铵热分解、安全及防吸湿性能的研究

为了研制出兼具高燃速和高安全性能的固体推进剂,以改善高氯酸铵的性能为目标,采用液相沉积法制备了具有核壳结构的超细高氯酸铵@硬脂酸锌(UF-AP@ZnSA)复合物;使用扫描电镜(SEM)、热重-差示扫描量热法(TG-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对样品的形貌、结构和热分解性能进行了表征;并测量了样品的撞击感度、摩擦感度、吸湿率和接触角等参数;采用热分析-红外联用技术分析并解释了硬脂酸锌(ZnSA)催化UF-AP的热分解机理。结果表明,UF-AP表面生成了ZnSA壳层;不同壳层含量的复合物中UF-AP高温分解峰从424.3℃降至370～385℃,相较于原料UF-AP,放热区间更加集中,放热量更大;UF-AP@ZnSA复合物特性落高(H₅₀)相较于原料增加了27.6cm,摩擦感度的爆炸概率减小了76%,安全性能大幅度提升;壳层质量分数为5%的UF-AP@ZnSA复合物72h的吸湿率为0.05%,较原料UF-AP的吸湿率降低约90%,防吸湿性能得到明显提升。     

Pb-TKX-50燃烧催化剂的合成及热分解性能

以二氯乙二肟、二甲基甲酰胺、叠氮化钠、盐酸羟胺和硝酸铅等为原料,合成了1,1-二羟基-5,5′-联四唑羟胺铅盐(Pb-TKX-50)燃烧催化剂,研究了Pb-TKX-50对推进剂机械感度的影响以及与推进剂组分的相容性;利用差示扫描量热法和热重法研究了Pb-TKX-50在不同升温速率下的热分解过程,计算其表观活化能(E K和E O)和指前因子(A K),得到其热分解动力学参数、热分解机理函数、热爆炸温度和热力学性质。结果表明,在推进剂配方中加入Pb-TKX-50燃烧催化剂,可以改善其撞击感度和摩擦感度,且与推进剂组分的相容性良好;Pb-TKX-50的主峰分解温度相对于TKX-50的主峰分解温度显著提高,说明其热稳定性显著提高。Ozawa法和Kissinger法得到Pb-TKX-50的表观活化能分别为181.45 kJ/mol和182.49 kJ/mol,且热分解过程符合Avrami-Erofeev方程;Pb-TKX-50的自加速分解温度和爆炸临界温度分别为500.53 K和544.33 K,表明其热稳定性良好;Pb-TKX-50催化剂的热分解自由能(ΔG^≠)为158.87 kJ/mol,活化焓(ΔH^≠)为187.03 kJ/mol,活化熵(ΔS≠)为52.98 kJ/mol。     

亚微米PYX的制备及性能

采用喷射重结晶法制备了高纯度亚微米PYX,并对其热性能、机械感度、短脉冲起爆感度进行测试.结果表明,制备出平均粒径为0.945 μm的超细PYX,粒度分布较均匀,比表面积为9.3 m~2/g,纯度为98.1%.与PYX原料相比,超细PYX的热分解放热峰温度和5 s爆发点有所降低,但均在374℃以上;撞击感度(爆炸概率)从68%降到12%,摩擦感度(爆炸概率)从36%增高到60%;用金属桥箔使聚酯膜飞片产生短脉冲冲击波的电起爆装药技术研究了PYX的短脉冲起爆感度,测试结果表明,其50%发火电压为2.55 kV.     

酚酞聚芳醚砜/灌流硅胶微球复合材料的耐热性能研究

利用热重分析仪对PES-C/PSM复合材料的耐热性能进行分析,并以Kissinger法研究其热分解动力学,计算热分解表观活化能Ea。结果表明,在空气氛下复合材料的热分解温度随PSM含量的增大而升高,且当PSM的含量提高至1.0%,复合材料的热分解结束温度提高了41.29℃。复合材料的表观热降解活化能随PSM含量的增加而增大,与纯PES-C(Ea_(PES-C)=241 kJ/mol)相比,当PSM含量为1.0%时,PES-C/PSM复合材料的活化能为264.76 kJ/mol,较纯PES-C提高了9.86%。     

TKX-50在GAP基高能固体推进剂中的应用

为研究TKX-50对GAP基高能固体推进剂性能的影响,采用DSC-TG、50℃恒温贮存、摩擦感度、撞击感度、静电感度等方法研究了TKX-50与GAP基高能固体推进剂组分间安全性和相容性,并制备成TKX-50/GAP基高能固体推进剂药块,研究其密度、力学性能、安全性能、燃烧性能等,采用小型标准发动机研究其能量性能;通过DSC测试多种升温速率下的热分解性能,并使用Ozawa模型计算得到TKX-50的热分解活化能。结果表明,TKX-50与GAP黏合剂、AP、Al等相容性良好;TKX-50的热分解活化能为143.57kJ/mol;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的摩擦感度从100%降至44%,撞击感度从8.1J升至43.3J,静电感度变化不大,为16.0～42.0mJ;随着TKX-50含量的增加,25℃时TKX-50/GAP基高能固体推进剂的最大应力从0.65MPa降至0.35MPa,最大伸长率从25.5%升至34.33%,断裂伸长率从29.9%升至37.5%,模量从1.59MPa降至0.48MPa;低压段(3～9MPa)和高压段(12～25MPa)的燃速压强指数均呈现上升趋势,7MPa下静态燃速为17.2～18.0mm/s,低压段燃速压强指数为0.7～0.8,高压段燃速压强指数相对较高,最高达0.98。在6.86MPa下,动态燃速为21.07mm/s, BSFΦ165发动机实测比冲为256.7s。     

纳米HMX基PBX的热分解特性

采用溶液-水悬浮法,通过控制水料比、反应温度、搅拌速度等因素制备了纳米HMX基PBX。使用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)同步热分析仪研究了其热分解特性。结果表明,纳米HMX基PBX热分解反应的DTG峰温、活化能和放热量分别为557.5K、270.5kJ/mol和816.3J/g;与微米HMX基PBX相比,纳米HMX基PBX的DTG峰温延后3.7K,活化能提高86.9kJ/mol,放热量增加158J/g。在558.3K以下,纳米HMX基PBX的安定性优于微米HMX基PBX。     

喷雾干燥法制备球形RDX的工艺优化

以丙酮为溶剂,采用喷雾干燥法制备了微米级球形RDX,研究了入口温度、进料速率、喷雾气体流速和溶液浓度对所得RDX颗粒形貌的影响。通过扫描电镜(SEM)分析了不同工艺条件下制备的RDX的球形化效果,用DSC分析了其热分解特性,并测试了其撞击感度。结果表明,制备球形RDX的最佳工艺条件为:入口温度为60℃,进料速率为1.5mL/min,喷雾气体流速为357L/h,原料RDX质量分数为1.9%,抽气流速为40m3/h。在此工艺条件下,获得了中值粒径为2.82μm、表面较光滑的球形RDX颗粒。与原料RDX相比,球形RDX的热分解表观活化能降低了2.33kJ/mol,特性落高从19.98cm升至54.70cm,表明球形RDX的撞击感度明显降低。     

溶剂萃取法回收TNT的安全性研究

为了更好地利用回收的废弃火炸药,以甲苯作为溶剂,利用溶剂萃取法从B炸药中回收TNT组分;采用液相色谱法测定回收TNT的纯度;采用差示扫描量热仪(DSC)和5 s爆发点实验对回收的TNT和对比样品进行了热安定性分析;测定了回收TNT的撞击感度和摩擦感度。结果表明,液相色谱法测得回收TNT纯度为94.19%,对比样品TNT纯度为96.66%;不同升温速率下,回收TNT熔化峰温较对比样品降低了0.9~1.4℃,分解峰温降低了5℃左右,活化能降低3.51 kJ/mol,表明回收TNT的热安定性有所降低;回收TNT的5 s延滞期爆发点为422.7℃,较纯TNT文献值低约53℃,比对比样品TNT高28.5℃;5 s爆发点变化与其所含杂质种类有关,回收TNT中的杂质对热感度的影响较小;回收TNT的撞击感度为8%,摩擦感度为4%,与对比样品相比均下降,表明回收TNT的安全性较好,能满足再利用的要求。     

CL-20/RDX共晶炸药的制备与性能测试

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷/环三亚甲基三硝胺(CL-20/RDX)共晶炸药的性能,采用喷雾干燥法制备了质量比为1∶1的CL-20/RDX共晶炸药;通过扫描电镜(SEM)观察了共晶炸药的形貌;采用粉末X-射线衍射法与红外光谱法测试了共晶炸药的结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了共晶炸药的热性能;通过感度实验分别测试了共晶炸药的撞击感度与摩擦感度。结果表明,CL-20/RDX共晶呈球形,粒径在1～5μm; CL-20/RDX共晶的衍射图与CL-20和RDX的衍射图均不完全相同,衍射峰有明显的位移;CL-20/RDX共晶炸药的热分解温度为222.8℃,比CL-20低30℃左右,比RDX低20℃左右,说明共晶的生成对其热性能有较大影响;CL-20/RDX共晶炸药的撞击感度为76%,特性落高为26.9cm,摩擦感度为64%,其机械感度较CL-20有大幅降低,表明共晶炸药的感度显著降低,安全性能得到明显提高,进一步说明共晶在含能材料改性和降感方面的优势。     

过硫酸钠和过硫酸钾的热稳定性分析

本文用绝热加速量热仪研究了过硫酸钠和过硫酸钾的热稳定性,得到了过硫酸钠和过硫酸钾的分解温度、压力随时间变化的曲线,分析了这两种物质的热分解过程,采用了速率常数法计算拟合了两种样品热分解过程的表观活化能Ea和指前因子A,并修正了实验结果,得出绝热条件下过硫酸钠的初始放热温度为156.38 ℃,最终放热温度为 293.01 ℃,最高温升速率为1451.88 ℃•min-1,到达最高温升速率的时间为358.13 mins,表观活化能为 227.11 kJ•mol-1; 而过硫酸钾的初始放热温度为139.07 ℃,最终温度为 289.74 ℃,最高温升速率为202.57 ℃•min-1,到达最高温升速率的时间为386.92 mins,表观活化能为170.68 kJ•mol-1。结果表明过硫酸钾更容易发生反应,热稳定性更差,但是过硫酸钠的反应更为剧烈。