原位聚合包覆HMX的研究

为探索制备PBX的新方法,利用原位聚合反应,直接在HMX表面包覆一层热塑性高聚物,获得了分别以端羟基聚丁二烯(HTPB),聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(BAMO-THF)3种黏结剂包覆的PBX.通过光学显微镜、显微-红外、光电子能谱(XPS)、元素分析和机械感度测定对包覆效果进行表征.结果表明,HMX表面较均匀地包覆上了一层聚合物,黏结剂的质量分数约为4%～5%,包覆HTPB的HMX机械感度明显下降,而包覆GAP和BAMO-THF的HMX机械感度略有降低.     

工艺温度对F2604/HMX复合粒子包覆效果及撞击感度的影响

为了解工艺温度对PBX炸药性能的影响,采用相分离法将氟橡胶(F2604)包覆在奥克托今(HMX)表面,制备了F2604/HMX复合粒子;通过扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合粒子的微观形貌和元素含量变化进行表征;采用分子动力学模拟不同工艺温度下F2604对HMX包覆效果的影响;采用特性落高法测试了F2604/HMX复合粒子的撞击感度。结果表明,随着温度的升高,样品中的N元素含量先降低后升高,包覆度先升高再降低;当工艺温度为50℃时,复合粒子的表面平滑、规整,N元素含量最低,包覆度为58.25%,包覆效果最好;分子动力学模拟结果表明,50℃时F2604/HMX复合体系结合能最高,为197.24 kJ/mol,形成的F2604/HMX体系最稳定;随着温度的升高,撞击感度特性落高H 50先升高后降低,50℃时样品的特性落高最高,为81.7 cm,与20℃时相比提高了78.8%;50℃时,F2604和HMX之间的相互作用力最强,形成的复合体系稳定性最好,使得包覆和粘结效果增强,从而降低了撞击感度。     

NTO包覆HMX的钝感研究

为降低HMX的机械感度并维持其爆炸性能,采用溶液重结晶法用较钝感的3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)包覆HMX,并测试了其机械感度和爆速。通过SEM观察了包覆HMX的粒径、形貌及包覆钝感的工艺条件。结果表明,包覆HMX的表面形态主要受水与N-甲基吡咯烷酮(NMP)体积比、搅拌速率和冷却速率的影响。当水和NMP体积比为5、搅拌速率为300r/min、冷却速率为6K/min时,包覆HMX的表面形态最好;以水和NMP为溶剂,包覆HMX的H50值提高了14.8cm,撞击感度降低了66%,且摩擦感度从100%降低至50%。包覆HMX的爆速降低了2.8%,基本可以维持爆炸性能不变。     

表面活性剂对HMX基PBX性能的影响

采用溶液-水悬浮法,以F2602为黏结剂,Span-80、Tween-80、PVA、糊精为表面活性剂,制备了HMX基PBX;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差式扫描量热仪(DSC)对其进行了表征和热分析,并测试了其撞击感度。结果表明,加入表面活性剂包覆后未改变HMX的晶体结构;以Span-80为表面活性剂时包覆得到的HMX基PBX表面最光滑,包覆密实且无明显外漏现象;加入表面活性剂Span-80、Tween-80、PVA、糊精后得到的HMX基PBX的表观活化能分别为438.05、217.74、406.64、356.14kJ/mol,与未加表面活性剂的样品相比降低了35.52、255.83、66.93、117.43kJ/mol;加入Span-80的HMX基PBX热爆炸临界温度约上升1℃,表明对PBX的安定性无明显影响,撞击感度特性落高(H50)由44.9cm增加到63.2cm,提高了40.76%。     

TEX对HMX的包覆降感

为降低HMX的机械感度并保持其爆轰性能,采用溶液-水悬浮包覆法,利用4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环[5.5.0.0~(5,9).0~(3,11)]十二烷(TEX)和氟橡胶F_(2603)对HMX进行包覆降感;考察了TEX与HMX的粒度级配、主炸药质量比以及黏结剂用量对包覆炸药感度的影响;观察了TEX/HMX包覆炸药的微观形貌,测试其晶型结构、撞击感度、摩擦感度和爆速等参数,并进行了对比分析。结果表明,TEX可在HMX的表面形成保护层;黏结剂F_(2603)质量分数3%时为最佳用量,且包覆后HMX的晶型保持不变,仍为β型;超细TEX(d_(50)=4.532μm)和HMX(d_(50)=10.234μm)粒度级配下的降感效果最好,与原料HMX相比,TEX/HMX(质量分数30%TEX)混合炸药的撞击感度和摩擦感度分别降低了48%和68%,在装药密度为1.72g/cm~3时的实测爆速可达到7 932m/s。     

降感HMX的制备及性能测试

为了改善奥克托今(HMX)结晶形态并降低感度,以二甲基亚砜为溶剂,以水为非溶剂,以糊精为晶体控制剂,对普通HMX采用溶剂/非溶剂重结晶法处理,制备降感HMX。使用电子偏光显微镜、液相色谱仪分析测试了HMX重结晶前、后的晶体形貌和质量,表明重结晶后HMX的晶体颗粒更加规整圆滑,近似球形,并且纯度达到99.15%。撞击感度实验表明,重结晶后HMX的撞击感度比普通HMX降低32%。     

Pickering乳液聚合法制备TATB/HMX基复合微球

为了提升HMX的安全及应用性能,采用Pickering乳液聚合法,以固体粒子氧化石墨烯(GO)为稳定剂,分别以聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚苯乙烯(PSt)为黏结剂制备了两种TATB/HMX基复合粒子;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品进行了表征,并测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,制备的TATB/HMX基复合粒子均为表面均匀密实的球形颗粒,所含HMX和TATB的炸药晶型均未改变;与HMX原料相比,复合粒子的表观活化能(E_a)提高,其中TATB/HMX/PVAc/GO复合粒子的E_a提高了44.18kJ/mol, TATB/HMX/PSt/GO的E_a提高了40.5kJ/mol;撞击感度和摩擦感度明显降低,以PVAc为黏结剂更适合复合粒子的制备,其临界撞击能量由5.5J提升至60J,临界摩擦压力由128N提升至324N,说明制备的复合微球的热安全性和机械安全性大大提高。     

炸药颗粒表面包覆研究进展

以包覆材料为主线,对国内外硝胺炸药（RDX、HMX等）颗粒表面包覆研究进行综述,对多种包覆方法、包覆材料及机理进行了总结,以及表面包覆对硝胺炸药的机械感度和推进剂、发射药的力学性能等的影响。并指出了今后研究工作中应注意的一些问题和研究重点。     

非溶剂制备细化HMX及其性能表征

以二甲基亚砜为溶剂,用喷雾重结晶细化法制备了HMX,研究了非溶剂(水、乙醇、氯代烷烃)的种类、溶剂与非溶剂的体积比以及非溶剂的温度对HMX晶体形貌的影响并分析了其影响机理。采用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热量法(DSC)对其进行了表征和热分析。测试了细化HMX和原料HMX的撞击感度。结果表明,HMX细化最佳工艺条件是以35℃乙醇为非溶剂,溶剂与非溶剂体积比为1∶40,此时可获得中值粒径为616nm、粒径分布均匀、趋于球形且表面光滑的亚微米HMX;亚微米HMX表观活化能比原料HMX降低了13.75kJ/mol,与原料HMX相比具有更好的热安定性,特性落高从34.05cm升至79.10cm,撞击感度显著降低。     

CL-20/FOX-7/蜡复合粒子的制备及性能研究

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性,采用水溶液-悬浮法将FOX-7、微晶蜡包覆在CL-20表面,制备了4种包覆样品;采用扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱法(XPS)、差示扫描量热法(DSC)、感度测试法对其微观形貌、晶型、结合方式、包覆效果、耐热性、摩擦感度进行了系统测试分析。结果表明,4种包覆样品均为物理复合,CL-20晶型未发生改变,其中水悬浮法制得的CL-20/FOX-7混合物与机械混合物相比,CL-20表面存在更多的FOX-7粒子,其包覆率为49.83%,热分解峰温为242.79℃,摩擦感度的临界载荷为168N;在混合物中加入微晶蜡后,复合粒子呈类球形,CL-20晶体几乎无外露,但微晶蜡加入的方式对复合粒子性能有较大影响,蜡外包样品的包覆率为64.73%,热分解峰温244.98℃,摩擦感度的临界载荷为360N,较蜡内包样品包覆率提升了5.03%,热分解峰温提升了2.31℃,摩擦感度的临界载荷提升了144N。表明采用FOX-7、微晶蜡可共同对CL-20进行包覆改性,且蜡外包的样品综合性能最好。     

相稳定硝酸铵表面改性及在推进剂中的应用

为增加相稳定硝酸铵(PSAN)表面与黏合剂体系的界面粘接,选择能与PSAN发生氢键作用的KH792硅烷偶联剂包覆PSAN,并用扫描电镜、X射线光电子能谱等表征改性效果.结果表明,改性PSAN表面包覆形貌变化很大,包覆膜较完整,与NG和DEGDN的接触角分别下降56%和63%, 吸湿性下降约15%.研究了改性PSAN对BAMO-THF/PSAN推进剂工艺和力学性能的影响,发现抗拉强度提高约65%,脱湿比下降约20%,工艺性能也有所改善.     

TATB/HMX共晶炸药的制备及性能研究

采用溶剂/非溶剂法,在超声辅助的情况下,制备了TATB/HMX共晶炸药;探究了TATB/HMX共晶技术的影响因素;计算了TATB/HMX共晶炸药的理论密度和理论爆速;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描热量法(DSC)对其进行表征和热分析,并测试了其撞击感度。结果表明,制备TATB/HMX共晶的最佳工艺条件为:以[Emim]Ac/DMSO为复合溶剂,TATB和HMX投料比(摩尔比)为3∶7,温度为80℃,搅拌速率为500r/min;与原料相比,TATB/HMX共晶分子在结构上发生改变;TATB/HMX共晶炸药颗粒大小约为2μm,形貌为六边形晶体;共晶炸药的热安定性优于原料HMX,其特性落高比原料HMX高74cm,撞击感度明显降低;理论密度为1.891g/cm~3,理论爆速为8.758km/s,表明其爆炸性能良好。     

湿法研磨制备改性HMX及其机械感度研究

通过湿法研磨制备出不同粒度的改性HMX晶体,采用折光匹配法对其形貌进行表征,并测试了改性HMX的机械感度。讨论了研磨速率对HMX粒径的影响,以及改性前后HMX的机械感度,分析了湿法研磨对HMX机械感度的影响机理。结果表明,研磨速率为0.524m/s时得到的HMX粒度最小,为43.1μm,改性后的HMX摩擦感度降低60%,撞击感度降低68%,且研磨晶体粒度越小,晶体特性落高数值越大。晶体粒度及内部缺陷对机械感度的影响机制主要是研磨后晶体粒度减小且晶体内部缺陷减少,受到外力作用时,晶体内部热点产生和传播的概率降低。     

喷雾重结晶细化法制备超细HMX及其性能表征

以二甲基亚砜、丙酮、硝酸为溶剂,水、乙醇、氯代烷烃为非溶剂,采用喷雾重结晶细化法制备了超细HMX。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其进行表征,采用差示扫描量热(DSC)法分析了其热性能,并对其撞击感度进行了测试。结果表明,以二甲基亚砜为溶剂、乙醇为非溶剂喷雾细化得到的超细HMX晶体形貌及粒度分布较好,中值粒径为578nm,粒度分布均匀,趋于球形且表面光滑;表观活化能为465.97kJ/mol,比原料HMX降低了22.06kJ/mol,具有良好的热安定性;特性落高从35.65cm升至71.13cm,撞击感度显著降低。     

水性聚丙烯酸酯顿感包覆CL-20

以CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)为主体炸药、水性聚丙烯酸酯为胶粘剂,采用泥浆法制备了CL-20基PBX(聚合物粘接炸药)。通过FE-SEM(冷场发射扫描电镜)、XRD(X射线衍射)法对PBX的性能进行了表征。研究结果表明:泥浆法可使水性聚丙烯酸酯成功包覆在CL-20颗粒表面,包覆前后CL-20的晶型没有变化,包覆后CL-20的撞击感度明显降低,其热安定性更好。     

18-冠-6/ADN含能共晶氧化剂对BAMO-THF推进剂能量特性的影响

采用X射线单晶衍射表征了新型18-冠-6/二硝酰胺铵含能共晶(18-Crown-6/ADN)氧化剂晶体的结构;采用氧弹式量热计测定了其燃烧热并获得其标准摩尔生成焓(Δ_fH_m~θ);采用最小自由能法计算了18-Crown-6/ADN对3,3-二叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚醚(BAMO-THF)推进剂能量性能的影响。结果表明,18-Crown-6/ADN晶体属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数:a=2.393 5nm、b=0.863 27nm、c=2.032 4nm;α=90°、β=112.874°、γ=90°;18-Crown-6/AND的Δ_fH_m~θ为-(833.57±4.89)kJ/mol,其取代配方中的AP、HMX、ADN或CL-20后推进剂的理论比冲(I_(sp))最低;含18-Crown-6/ADN的BAMO-THF推进剂中加入部分高能组分(如CL-20、HMX)可提高其能量性能;能量计算表明,BAMO-THF/A3、Al、AP、(18-Crown-6/ADN)/CL-20/HMX的质量分数分别为25%、18%、15%、42%,18-Crown-6/ADN、CL-20和HMX的质量比约3∶4∶3时,配方的I_(sp)约2 550N·s/kg,燃烧室温度约2 900K,燃气平均相对分子质量约24.50,特征速度约1 540m/s。     

水性聚氨酯包覆RDX的影响因素研究

以环氧有机硅复合改性的水性聚氨酯(WPU)作为黑索今(RDX)包覆剂,研究了包覆温度、WPU用量、RDX粒度及表面活性剂种类和用量对包覆后RDX机械感度、热感度和流散性的影响,并通过撞击感度测试、5s延滞期爆发点测试和金相显微镜晶型观测分析确定了较佳的包覆工艺条件。结果表明,包覆温度40℃、WPU质量分数2.0%、RDX粒度200～300目和阳离子表面活性剂质量分数0.5%～1.0%时,包覆后的RDX颗粒形状圆滑,感度较低,颗粒间包覆剂残留较少,流散性良好。     

机械球磨法制备纳米HMX/HNS共/混晶炸药

采用机械球磨法制备了平均粒径为93.2nm的奥克托金/六硝基茋(HMX/HNS)纳米共/混晶炸药;用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)对样品进行了表征;采用DSC及DSC-IR分析了其热分解性能,并进行了机械感度测试。结果表明,球磨后炸药的微观形貌呈类球形,粒度呈正态分布;机械球磨作用并未改变炸药原有的分子结构和表面元素,但XRD测试结果表明球磨后的HMX/HNS有新晶相生成;HMX/HNS的热分解活化能为328.7kJ/mol,较原料HMX和HNS分别高45.09和125kJ/mol,说明HMX/HNS具有更好的热稳定性;HMX/HNS热分解的主要产物为CO2和N2O,并有少量的NO和H2O;特性落高(H50)大于90cm,摩擦感度爆炸百分比(P)为8%,机械感度低于HMX和HNS,显示HMX/HNS具有良好的安全性。     

硅凝胶包覆密胺甲醛树脂微胶囊红磷的研究

利用溶胶-凝胶法对密胺甲醛树脂微胶囊红磷(MRP)进行再包覆,制备硅凝胶-密胺甲醛树脂双层包覆红磷(SiMRP)。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜及X射线光电子能谱分析对MRP及Si-MRP进行形态表征。结果表明,通过溶胶-凝胶法在MRP表面包覆硅凝胶,包覆率达95. 7%; Si-MRP表面形态相对于MRP更为光滑,样品表面存在少量二氧化硅微球结构。对MRP及Si-MRP进行吸湿性、热稳定性及感度表征,结果表明,硅凝胶包覆后的Si-MRP产物吸湿性下降,90%湿度条件下,10 d后的吸湿率为7. 5%,而MRP的10 d后吸湿率为12%; Si-MRP热稳定性提高,着火点约为450℃,较MRP提升75℃;MRP的摩擦感度为34%,经硅凝胶包覆后,Si-MRP的摩擦感度下降至16%。     

机械粉碎法制备纳米HMX及其机械感度研究

采用机械粉碎法制备了纳米HMX,用纳米激光粒度仪和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其粒度分布、颗粒的大小和形貌进行了表征,测试了原料HMX和纳米HMX的摩擦感度、撞击感度和冲击波感度.结果表明,制备的HMX粒径基本小于100 nm;与原料HMX相比,纳米HMX的摩擦感度有较大幅度降低,撞击感度和冲击波感度分别降低107.0％和62.1％,安全性明显提高.