高能硝胺发射药流变性能研究

为了提高高能硝胺发射药工艺稳定性并为成型模具设计提供依据,利用毛细管流变仪研究了溶剂比、温度、硝化棉含氮量对硝胺发射药胶化物料流变性能的影响规律。通过对数据进行线性回归分析,得到了物料的非牛顿性指数n、粘流活化能△E_η。实验结果表明:物料流变性能呈现典型假塑性流体特征,随着剪切速率的增大,n值减小非牛顿性增强;表观粘度随着溶剂比增大、温度升高或含氮量的降低而降低。     

SC-CO2辅助发射药代料挤出过程中物料流动性与制品冲击强度

为了研究超临界二氧化碳(SC-CO2)的注气量、醇酮溶剂比、加工温度、螺杆转速等工艺条件对SC-CO2辅助发射药代料醋酸纤维素(CA)挤出过程中物料流动性与制品冲击强度的影响,采用在线狭缝流变仪、落锤冲击试验机、扫描电镜等实验方法,对不同的工艺条件下挤出过程中的物料流动性、制品的冲击强度及内部形貌进行了表征.研究结果表明:随着SC-CO2注气量的增加,物料的挤出流动性得到有效改善,但制品的冲击强度出现了降低:在温度为50℃,SC-CO2/CA注气质量比为0.173％时,螺杆转速为10 r·min-1时,注气制品的冲击强度(6.32 kJ·m-2)仅占同条件未注气下冲击强度(11.90 kJ·m-2)的53.11％;提高螺杆转速可改善制品的冲击强度和制品形貌,螺杆转速为14 r·min-1时制得的制品冲击强度(7.12 kJ·m-2)是螺杆转速为6 r·min-1时制品冲击强度(4.18 kJ·m-2)的170.33％;制品断裂截面处的扫描电镜结果显示,SC-CO2辅助挤出的制品中存在较多的泡孔:在温度为50℃,SC-CO2/CA注气质量比由0.173％提高到0.347％时,制品内部的泡孔尺寸均大于2μm,部分甚至达到15～25μm.在SC-CO2辅助发射药代料挤出过程中,提高SC-CO2的注气量、醇酮溶剂比、加工温度、螺杆转速均能改善物料的流动性,提高螺杆转速能改善制品的冲击强度.     

六硝基茋纯化工艺研究

采用重结晶法纯化HNS-Ⅱ,用正交试验方法对实验工艺条件进行优化,研究了恒温回流反应温度、反应时间、溶液配比和洗涤溶剂等因素对产物纯度的影响.结果表明:恒温回流反应温度是最主要的影响因素,反应时间对产物纯度有一定影响,溶液配比和所选洗涤溶剂对纯度影响较小,提纯重结晶次数由原料纯度决定.优化提纯的工艺条件为:反应温度(160±2)℃,反应时间1.5h,溶液配比1∶7(g/mL),洗涤溶剂为100%甲醇,优化后产物纯度可达99.7%以上.     

支化聚叠氮缩水甘油醚(B-GAP)的制备研究

以工业氯醇橡胶为原料，通过与叠氮化钠反应制备出支化聚叠氮缩水甘油醚。详细研究了反应温度，时间，溶剂极性和投料比等因素对产物取代度，相对分子质量及其分布和官能度等的影响。结果表明，随着反应温度的提高和反应时间的延长，产物的相对分子质量降低，分散和度增加。同时观察到，降解产物的支化度或羟值几乎不受反应条件变化的影响。     

小尺寸LLM-105的重结晶控制方法研究

采用溶剂-非溶剂重结晶法研究了影响LLM-105晶体形貌和粒度大小的因素及影响觃律,选取浓硫酸为溶剂、水为反溶剂,采用反加法研究了溶剂反溶剂体积比、结晶温度、搅拌速度等主要因素对结晶形貌和粒度的影响。结果表明,在搅拌速度500r·min-1、溶剂非溶剂体积比2:15、结晶温度65℃的条件下,重结晶得到的LLM-105晶体形貌觃则,棱角圆滑,长径比在1~1.5之间,粒度均匀,粒度分布在1~10μm之间,平均粒径D50为4.48μm;放热峰温352.9℃,较原料提高了7.2℃,热安定性更好;机械感度降低,撞击感度和摩擦感度分别下降了80%和59%。     

溶剂对RDX热分解的影响

用布氏压力计研究不同溶剂对溶液中RDX热分解的影响。影响分为加速、抑帛和无影响三种影响三种情况：在苯、萘、异辛烷中RDX热分解速率与熔融态一臻，这类溶剂对RDX热分解无影响；脂肪族芳香化合物，醚，酯，酮及醇能加速RDX热分解，粘度较大的化合物则抑制RDX热分解。     

2,2,6,6-四硝基金刚烷的合成与表征

以金刚烷为原料,经氧化、肟化,合成了2,6-金刚烷二酮肟,再使用N2O5为硝化剂,直接由2,6-金刚烷二酮肟一步氧化硝化制得了2,2,6,6-四硝基金刚烷,并利用核磁共振(NMR)、红外(IR)、元素分析等对产物进行了表征。研究了物料配比、溶剂、温度、时间对氧化硝化反应收率的影响,确定了最佳反应条件:溶剂为二氯甲烷,摩尔比n(2,6-金刚烷二酮肟)∶n(N2O5)=1∶6,反应温度为50℃,反应时间为30 min,收率为50%。利用热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)对2,2,6,6-四硝基金刚烷的热性能进行了分析,发现其从275℃开始分解,在298℃时有尖锐放热峰,表明2,2,6,6-四硝基金刚烷具有良好的热稳定性。     

2,2,4,4-四硝基金刚烷的合成与表征

以金刚烷酮为原料,经Baeyer-Villiger氧化、内酯重排、缩酮化、氧化和偕硝化等单元反应合成了2,2,4,4-四硝基金刚烷。优化了重要中间体4,4-乙撑二氧基金刚烷-2-酮的合成方法。使用绿色硝化剂五氧化二氮对酮肟进行偕硝化反应,考察了溶剂、温度、反应时间、物料配比对第一步偕硝化反应的影响,确定了最佳反应条件:溶剂为二氯甲烷,n(4,4-乙撑二氧基-2-金刚烷酮肟)∶n(五氧化二氮)=1∶3,反应温度为45℃,反应时间为30 min,收率为52.3%。本路线总收率为14.2%,是文献报道的2.9倍。     

FOX-7在八种不同溶剂体系下的晶体形貌预测

采用附着能(AE)模型、分子动力学(MD)方法,分别预测了1,1-二氨基-2,2二硝基乙烯(FOX-7)在真空条件下和八种不同溶剂中(二甲基亚砜(DMSO)、丙酮、甲醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、乙酸乙酯(EA)、水(H2O)、DMSO/H2O(V/V=2/1))的晶体形貌,计算了溶剂与晶面之间的相互作用能、溶剂影响下的附着能,得到了模拟晶习及其长径比值.为对比研究,同时采用自然降温法在以上八种溶剂的FOX-7饱和溶液中进行重结晶,得到了不同形貌的晶体.预测结果表明:真空下FOX-7晶体具有六个重要生长晶面:(101ˉ)、(101)、(011)、(002)、(110)、(111ˉ),其中(011)面的面积占比最大,为影响FOX-7晶体形态最重要的晶面.溶剂对晶体长径比的影响程度大小顺序为:DMSO相似文献   

细颗粒LLM-105的制备及粒度控制技术研究

采用溶剂-非溶剂重结晶法制备了粒度D505μm的LLM-105颗粒,并对影响粒度的加料方式、非溶剂温度、溶剂量、搅拌速度、表面活性剂以及干燥方式等工艺条件进行研究,得到制备细颗粒LLM-105(D505μm)的工艺参数为:反式滴加法,非溶剂H_2O温度小于35℃,mLLM-105∶VDMSO≤1g∶15m L。     

超临界CO2抗溶剂法重结晶AP微细颗粒的研究

通过对比CO2在丙酮、乙醇、甲醇溶剂中的膨胀度,选择丙酮为溶剂,采用超临界CO2气体抗溶剂法重结晶了高氯酸铵(AP),并研究了压力、温度、溶液初始浓度、进气速率、静置时间等对GAS重结晶过程、晶粒大小和晶型的影响.在10 MPa、40 ℃、35 kg·h-1条件下,可得到30～40 nm的球形AP微细颗粒.分析表明, GAS细化过程中升压操作引起的液相湍动强度是影响样品粒径、晶型的决定性因素;在GAS过程中,AP晶体生长经历球形、多面体-棒状-雪花状或树枝状.     

1-氨基-3-甲基-1,2,3-三唑硝酸盐的合成与表征

以乙二醛和水合肼为起始原料,经加成-消除、环化甲基化、置换反应得到1-氨基-3-甲基-1,2,3-三唑硝酸盐(1-AMTN),总收率71.8%(以乙二醛计),采用核磁(NMR)、红外(IR)、质谱(MS)和元素分析对产物进行了表征。预测了1-AMTN的性能:密度为1.63 g.cm-3,生成焓84 kJ.mol-1,爆速8115 m.s-1。研究了溶剂、温度、物料比对产物得率的影响,确定了环化甲基化的最佳反应条件:溶剂为乙腈,反应温度20℃,乙二腙与碘甲烷的物料比1∶5,环化甲基化收率为86.7%。对活性二氧化锰进行了回收利用并对其机理进行了探讨。     

碱性功能化离子液体催化Mannich反应研究

研究了碱性功能化离子液体氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]OH)催化环己酮、芳香醛、芳香胺的三组分Mannich反应.原料比例为n(环己酮):n(芳香醛):n(芳香胺):n([bmim]OH)=1:1:1:0.1,以乙醇为溶剂,室温条件下反应10 h,生成相应的β-氨基酮,产率达75%～91%.探讨了溶剂种类和醛、胺的结构对Mannich反应的影响.离子液体可以重复使用5次,其催化活性并未明显降低.     

重结晶法级配六硝基茋(HNS)的实验研究

采用溶剂-非溶剂法重结晶级配六硝基茋(HNS),研究在同一系统中同时实现六硝基茋重结晶细化为不同粒径颗粒的粒度级配体系.以二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,水为非溶剂,通过改变溶液温度﹑溶液浓度﹑搅拌速度和滴加速度4个影响因素,研究其与系统中HNS的粒度大小和分布的关系,最终确定了两种粒度(1～2μm,10～15μm)级配的最佳工艺条件,以及对级配产生主要影响的因素为溶液浓度和溶液温度,并从理论上进行了分析.     

三元混合溶剂对高氮含量单基发射药性能的影响

为了提高高氮含量单基发射药硝化棉/二硝基甲苯/二苯胺(NC/DNT/DPA)的力学性能,在醇酮溶剂中外加3%的辅助溶剂(二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、环己酮、环己烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯)形成三元混合溶剂,对高氮量硝化棉进行塑化成型,获得相应的单基发射药。通过扫描电镜观察单基发射药样品的微观结构,采用万能材料试验机、简支梁式抗冲击试验机测试了单基发射药的力学性能,通过密闭爆发器实验研究了辅助溶剂对单基发射药能量及燃烧性能的影响。结果表明:当有辅助溶剂加入时,高氮量单基药的力学性能提高,其中添加3%乙酸丁酯的试样在低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下试样的抗压强度分别提高了15.7%、4.3%和17.7%,抗冲击强度分别提高了29.9%、96.9%和170.0%;辅助溶剂的加入,对单基发射药的燃烧影响较小;与基础单基发射药相比,三元混合溶剂制备的单基发射药火药力均有小幅下降。     

DMF-水球形化重结晶HMX工艺研究

为获得球形化效果好的HMX,研究了DMF-水球形化重结晶HMX的工艺影响因素.结果表明:在温度为57℃、搅拌速度为140r/min、V溶剂:V非溶剂=1:3.5和稀释速度为0.153mL/min的条件下,重结晶所得的HMX晶体球形化效果最好,且具有更高的密度和更好的热安定性.     

TKX-50在甲酸/水混合溶剂中生长形貌的分子动力学模拟

为了研究甲酸/水混合溶剂对含能离子盐5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟铵(TKX-50)生长形貌的影响,采用分子动力学方法计算了TKX-50晶面与甲酸/水混合溶剂之间的相互作用能。使用修正的附着能模型预测了TKX-50在不同体积比的甲酸/水(1/4,1/3,1/2,1/1和2/1)混合溶剂中的生长形貌,并且模拟了温度对TKX-50生长形貌的影响。结果表明,改变混合溶剂中甲酸的体积比,能够显著改变TKX-50的晶习。当甲酸/水的体积比为1/2,温度为298 K时,TKX-50的晶体形貌更接近球形。径向分布函数分析表明,TKX-50的(1 1 0)晶面与混合溶剂分子间同时存在氢键、范德华力和静电力。     

2,2,4,4,6,6-六硝基金刚烷的合成、表征及晶体结构

以丙二酸二乙酯和多聚甲醛为起始原料,经环合、脱羧、缩酮化、臭氧化、肟化、偕硝化等步骤,合成了2,2,4,4,6,6-六硝基金刚烷(HNA)。优化了Meerwein's酯的合成、臭氧化反应和酮肟偕硝化的反应条件,HNA的总收率提高到3%。用五氧化二氮作酮肟偕硝化反应的硝化剂,考察了物料配比、反应温度、反应时间、溶剂对酮肟偕硝化反应的影响。确定的最佳反应条件为:物料比n(2,2,6,6-二乙撑二氧基-4-金刚烷酮肟)∶n(N2O5)=1∶3,反应温度为50℃,反应时间为30 min,反应溶剂为二氯甲烷,偕二硝基化合物的收率为65%。用1H NMR,13C NMR,IR及元素分析表征了中间体与目标化合物的结构。培养了HNA单晶,用X射线四圆衍射仪测定了它的单晶结构。用热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了HNA的热性能。结果表明:HNA晶体属单斜晶系,P2(1)/n空间群,晶胞参数为a=1.2011(2)nm,b=2.1129(4)nm,c=1.1967(2)nm,α=90°,β=90.59(3)°,γ=90°,V=3.0368(11)nm3,Z=8,Dc=1.777 g·cm-3,μ=0.166 mm-1,F(000)=1664。HNA的热分解过程可分为三个阶段,从分解反应开始到结束的总失重为94%。DSC曲线在256.21℃处有一个明显的放热峰,显示加热时HNA在该温度有剧烈的放热分解反应发生。     

精制棉成熟度及硝化工艺对高氮量NC硝化均匀性的影响

为研究精制棉质量、硝化工艺对高氮量硝化纤维素(NC)硝化均匀性的影响规律,采用H_2SO_4-HNO_3-H_2O体系对不同成熟度的精制棉进行硝化处理,通过改变硫酸-硝酸比、硝化时间制备了高氮量NC,利用偏光显微镜测试NC的含氮量及硝化均匀性,探讨了不同成熟度和硝化工艺对高氮量NC的氮量及硝化均匀性影响规律,同时将不同均匀性的NC经胶化压制成典型的发射药,对比了相应药粒侧断面的微观形貌。结果表明,精制棉成熟度高时,制备的高氮量NC均匀性优于成熟度低的产品;硫硝比为2.7时,制备的NC含氮量高、硝化均匀性较好;以成熟度大于70%的精制棉为原料,制备NC的硝化均匀性指标-均方差约2.3;30~35min硝化效果最佳,延长硝化时间对氮量影响不大,均匀性反而降低。表明,以成熟度高的精制棉为原料,通过控制硝化体系中硫硝比和硝化时间,可得到均匀性较好的NC,用其压制单基发射药的胶化和压伸成型质量可得到明显改善。     

正交试验法研究DNAN基熔铸炸药的装药工艺

以典型的2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基热塑态熔铸炸药——MX-2为研究对象,采用正交试验法对影响MX-2炸药装药平均密度、密度差以及组分均匀性的主要工艺因素及其影响显著性进行了研究。结果表明,药浆温度、真空处理时间和真空度对装药质量有着重要影响,影响的显著性顺序为:真空处理时间真空度药浆温度。最佳装药工艺条件为:真空处理时间15 min,真空度-0.090 MPa,药浆温度95℃。