龙骨状纳米结构TATB的构筑与热分解动力学研究

基于纳米结构对材料性能的调控,采用溶剂/非溶剂法来构筑三氨基三硝基苯(TATB)的纳米结构。通过强的非溶剂效应和温度效应,制备得到龙骨状纳米结构TATB。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)与透射电镜(TEM)观察样品的微观形貌,X射线衍射分析(XRD)和激光粒度分析仪测试样品的晶相和粒径分布。结果表明,所得样品整体呈龙骨状结晶,晶型较原料TATB未发生改变,粒径分布为70～400 nm。不同升温速率下的热分析结果表明,龙骨状TATB的热分解峰温较原料TATB提前1.54～2.91℃,表观活化能(E_a)提高0.29 kJ·mol~(-1),对热刺激的敏感性降低;通过微分法计算得出龙骨状TATB的热分解机理为随机核化,每一粒子有一个核,而原料则为三维扩散,其动力学方程为球形对称的Jander方程。     

高压超声破碎法制备微纳米TATB

为探索高压超声破碎法在微纳米三氨基三硝基苯(TATB)制备中的应用,采用纳米机对TATB炸药进行湿法破碎。阐述了高压超声破碎法制备微纳米炸药的工作原理。研究了破碎压力、料液浓度、表面活性剂及破碎次数对微纳米TATB颗粒粒径和比表面积的影响。对比了破碎前后TATB颗粒形貌、热性能的变化。结果表明,破碎压力增大,颗粒粒径变小、比表面积提高。料液浓度增大,颗粒先减小,后又变大。十二烷基苯磺酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚OP)均对TATB细颗粒有良好的防聚集效果,但OP的防聚集效果更好。破碎次数增多,颗粒粒径先减小,后又变大。在间隔破碎模式、料液浓度10%、压力100 MPa、表面活性剂OP、破碎10次的破碎条件下,破碎后的TATB颗粒形貌与原料相比没有显著改变,但平均粒度从18μm减小到530 nm、热分解温度从396.6℃降低到392.1℃。     

TATB和HNS超细炸药的微结构和分形特性（英文）

采用溶剂-非溶剂重结晶方法制备了TATB超细炸药和六硝基茋(HNS)超细炸药,对其微结构行了扫描电镜测试、比表面积测试、氮气吸附法分析和分形分析。结果表明,HNS超细炸药是由腰果状纳米颗粒以或紧密或疏松方式堆积而成的团聚体,比表面积为11.8 m2·g~(-1)。TATB超细炸药是由纳米颗粒互相连接而成的团聚体,比表面积24.77 m2·g~(-1)。氮气吸附结果显示,HNS和TATB两个样品均呈现IV型吸附曲线,滞后环均位于相对压力较高的区域。Barrett-Joyner-Halenda(BJH)和Horvaih-Kawazoe(HK)曲线显示,在孔径12以下和80以上区域中,TATB样品的孔体积和表面积大于HNS样品,在孔径12~80区域则相反,由此可见TATB的高孔体积和高表面积源于微孔区的作用,而非介孔区的作用。两个样品的吸附曲线均展现出分形微结构,分维数在p/p_0处于0.005~0.04区间较低,在p/p_0处于0.04~0.10区间中等,在p/p_0处于0.1~0.2区间则较高,这三个区间里,TATB样品的分维数均都高于HNS样品。与样品表面积数据相比,BJH、HK数据和分形分析提供的微结构信息更为详细,这将有助于对超细炸药团聚体微结构和微结构-性能关系的理解。     

纳米TATB的绿色制备法

采用二甲基亚砜(DMSO)和绿色环保溶剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐,按质量比为70∶30混合作为溶剂,去离子水作为非溶剂,制备了纳米级TATB。采用扫描电镜、激光粒度分析仪和X射线衍射仪(XRD)对TATB的形貌、粒度和晶体结构进行了表征,并测试了样品的热分解性能和机械感度。结果表明:细化后的TATB粒度分布范围为51.9~65.5nm,平均粒径为58.4nm,晶型结构与原料相比没有改变;细化后TATB的活化能降低,说明细化后的TATB热稳定性降低;细化后的TATB撞击感度较原料有所提高,而原料TATB和细化TATB的摩擦感度都很低。     

TATB和HNS超细炸药的微结构和分形特性（英）

采用溶剂-非溶剂重结晶方法制备了TATB超细炸药和六硝基茋(HNS)超细炸药,对其微结构行了扫描电镜测试、比表面积测试、氮气吸附法分析和分形分析。结果表明,HNS超细炸药是由腰果状纳米颗粒以或紧密或疏松方式堆积而成的团聚体,比表面积为11.8 m²·g^-1。TATB超细炸药是由纳米颗粒互相连接而成的团聚体,比表面积24.77 m²·g^-1。氮气吸附结果显示,HNS和TATB两个样品均呈现IV型吸附曲线,滞后环均位于相对压力较高的区域。Barrett-Joyner-Halenda(BJH)和Horvaih-Kawazoe(HK)曲线显示,在孔径12以下和80以上区域中,TATB样品的孔体积和表面积大于HNS样品,在孔径12~80区域则相反,由此可见TATB的高孔体积和高表面积源于微孔区的作用,而非介孔区的作用。两个样品的吸附曲线均展现出分形微结构,分维数在p/p₀处于0.005~0.04区间较低,在p/p₀处于0.04~0.10区间中等,在p/p₀处于0.1~0.2区间则较高,这三个区间里,TATB样品的分维数均都高于HNS样品。与样品表面积数据相比,BJH、HK数据和分形分析提供的微结构信息更为详细,这将有助于对超细炸药团聚体微结构和微结构-性能关系的理解。     

高纯纳米HNS的制备与表征

采用溶液急冷重结晶和溶剂非溶剂重结晶相结合的方法得到了2,2′,4,4′,6,6′-六硝基茋(HNS)高纯纳米颗粒.经过纳米化后,HNS的颗粒形貌更为圆滑,粒度分布处于58.9～231.6nm之间,纯度由90.1％提高到99.44％,比表面积为19.27m2·g-1.撞击感度测试表明,纳米HNS的撞击感度较之原料HNS有所降低,冲击片感度提高.     

超声辅助微流控技术制备纳米LLM-105

为改善2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物（LLM-105）的形貌以及减小粒径。基于溶剂-非溶剂法,通过超声辅助微流控技术制备纳米LLM-105。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）观察样品的微观形貌,X射线衍射（XRD）分析样品的晶型。此外,通过流体可视化证明了超声波对于流体混合的促进作用。结果表明,通过超声所制备的样品颗粒更小,粒径更均匀,平均粒径为137.65 nm,并且形貌为类球型,且晶型较原料未发生改变。差示扫描量热分析（DSC）表明纳米LLM-105的热分解温度较原料降低。说明超声辅助的引入,不仅可以提高制备纳米LLM-105的效率,还会使其粒径显著减小。     

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%。     

HNS-IV的制备及粒径、形貌控制

采用溶剂-非溶剂重结晶方法制备了超细六硝基芪(HNS-IV),研究了溶解溶剂、非溶剂、洗涤溶剂及干燥方式对HNS-IV粒径及形貌的影响.采用扫描电镜和激光粒度对HNS-IV晶体的形貌、粒径进行了分析.结果表明,较适宜的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解溶剂,H2O非溶剂,CH3OH洗涤溶剂;较适宜的干燥方式为室温...     

F2314/AS复合粘结剂与TATB界面作用的相关参数研究

为分析复合粘结剂的组成和配比对高聚物粘结炸药(PBX)界面作用的影响,基于不同理论模型,采用多个参数(参数A、β和有效体积分数φe)评估了氟树脂F2314/丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)复合材料与1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的界面作用。结果表明,F2314/AS复合粘结剂与TATB的界面作用与F2314和AS的相转变有关,随着温度升高呈现较大波动。TATB/F2314和TATB/AS复合材料的界面作用参数β值分别为0.969和0.840。20℃时炸药颗粒的有效体积分数φe和单个颗粒有效体积的相对值B随F2314含量增加而增加。随着F2314含量增加,PBX中TATB炸药颗粒和粘结剂的界面作用增强。     

超细亚铁氰化铅/高氯酸铵复合粒子的制备及热分解、防团聚性能研究

为提高高氯酸铵（AP）的分解性能,改善AP的团聚问题,采用配位沉淀法合成亚铁氰化铅（Pb₂Fe(CN)₆）,并通过立式搅拌球磨机对其进行粉粹纳米化,分别采用直接研磨法、超声辅助法、溶剂非溶剂法3种不同的方法制备超细Pb₂Fe(CN)₆/AP复合粒子。通过扫描电镜、激光干法粒度仪、X射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热对所制备的复合粒子形貌、粒度分布、晶体结构、热分解性能进行表征,并研究了样品的防团聚性能等。结果表明：溶剂非溶剂法合成复合粒子形貌为准球形,粒径约8 μm,分散较为均匀,复合效果较好;AP在纳米Pb₂Fe(CN)₆的催化下,直接研磨法所制备的复合粒子高温分解温度由原来的446.3 ℃降低至390.4 ℃,超声辅助法降低至391.2 ℃, 溶剂非溶剂法降低至379.1 ℃;Pb₂Fe(CN)₆/AP复合粒子较纯AP高温分解活化能降低了14.2%,速率常数提高了28.6倍;Pb₂Fe(CN)₆与AP复合后能有效地阻止AP 的团聚,同时Pb₂Fe(CN)₆/AP 复合粒子相比于同粒径的纯AP松装堆积密度提高了6.16%,振实堆积密度提高了10.4%.     

基于气流粉碎法的超细类球形高氯酸铵批量制备及其表征

利用经过改进的气流粉碎机直接制备了超细类球形高氯酸铵(AP)粒子,通过扫描电子显微镜、激光干法粒度仪、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪表征了原料AP、超细非球形AP和超细类球形AP 的形貌、粒度、样品成分和晶体结构。对同粒度超细类球形AP与非球形AP粒子的热分解性能、机械感度、堆积密度、吸湿性与结块性进行了测试。结果表明,利用气流粉碎法直接制备的超细AP粒子基本为类球形,粒度大约2 μm,粒度均匀,表面光滑无缺陷,且分散性良好,过程无杂质引入。球形化后AP粒子相比同粒度非球形AP粒子：热稳定性略微提高,撞击感度降低37.6%,摩擦感度降低26.7%;松装堆积密度提高了10.7%,振实密度提高了24%;吸湿与结块性明显改善。     

溶液参数对n-Al/F2604复合粒子微观形貌的影响机制

为了揭示氟橡胶对纳米铝粉的包覆机理,以静电喷雾技术,利用不同溶剂(乙酸乙酯和丙酮)制备了不同氟橡胶(F2604)含量的复合粒子,用扫描电子显微镜(SEM)表征了复合粒子的形貌,采用实验与分子动力学模拟相结合的方法研究了溶液参数对n-Al/F2604复合粒子微观形貌的影响。结果表明,丙酮作为溶剂可使得复合粒子形貌更为均匀规整,氟橡胶含量小于13%时,复合粒子直径随着氟橡胶比例增加而增大;当氟橡胶含量继续增加,复合粒子粒度分布变得不均,形状不规则,出现明显的纺丝现象。氟橡胶在溶剂中的扩散系数是影响其包覆纳米铝粉时分子链形态的重要因素之一,因此,在选择溶剂时应当遵循"氟橡胶扩散系数大"原则;氟橡胶与纳米铝粉的单位结合能主要由静电力作用能(75%～93%)和范德华作用能(6%～22%)组成,氟橡胶含量通过分子间静电力作用对复合粒子微观形貌产生影响。     

球形化HMX颗粒的晶体品质与性能

分别采用激光粒度仪、光学显微镜、高效液相色谱、X-射线衍射等方法对球形化处理前后的奥克托今(HMX)颗粒的形貌、化学纯度、晶体缺陷等晶体品质进行了表征,采用TG-DSC和5 s爆发点实验研究了其热性能,测试了其撞击感度、摩擦感度和静电感度.结果表明,球形化HMX颗粒基本为球形,表面光滑,颗粒透光均匀,内外缺陷少,热稳定性提高,颗粒密度分布集中,以HMX为基的浆状炸药的流散性明显改善,机械感度和静电感度变化不明显.     

Cu_2Cr_2O_5/SiO_2复合粒子的制备及对AP复合推进剂燃烧特性的影响

采用改进的共沉淀法制备了Cu2Cr2O5/SiO2复合粒子。用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)等对其进行了表征,并且用差热分析仪(DTA)考察了Cu2Cr2O5/SiO2复合粒子对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能。结果表明,复合粒子的分散性好、比表面大,可使AP的高温放热峰温度提前至323.80℃,催化性能明显优于纯Cu2Cr2O5。AP复合推进剂燃速测试结果显示,复合粒子使推进剂燃速提高了17%,且压强指数有所下降。     

RDX/Al/SiO_2纳米复合含能材料的制备及性能

为了在降低黑索今(RDX)机械感度的同时提高其热分解性能,以四甲氧基硅烷为前驱物,氟硼酸为催化剂,用溶胶-凝胶法制备了RDX-Al质量分数分别为30%、50%、70%(RDX与Al质量比均为6∶1)的三种RDX/Al/SiO_2纳米复合含能材料。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X-射线衍射(XRD)对其形貌及结构进行了表征;用热重分析(TG)、差示扫描量热(DSC)研究了样品的热性能;按GJB772A-1997的方法测试了样品的机械感度。结果表明:RDX/Al/SiO_2是以SiO_2为凝胶骨架,Al与RDX进入到凝胶骨架中形成的纳米复合含能材料;该复合材料中RDX的最小平均粒径为65.09 nm,且其粒径随RDX-Al含量的增加而增大;当RDX-Al的质量分数为30%时,与纯RDX相比,该复合材料中RDX的分解温度较纯RDX提前22.4℃,与原料RDX相比,样品的特性落高提高108.6 cm,爆炸百分数降低60%。     

铝镁贫氧推进剂中铝颗粒团聚特性

为了研究铝镁贫氧推进剂中铝颗粒燃烧的团聚行为和特性,采用扫描电子显微镜和光学可视化实验方法,对铝镁贫氧推进剂的燃烧过程、铝颗粒团聚产物的微观结构和粒径进行了研究,建立了铝团聚物尺寸预测模型并与实验数据进行了拟合。结果表明,在燃烧表面形成的铝液滴团聚物脱离燃烧表面后,会发生二次团聚。在1.0 MPa下,推进剂试件燃烧较充分,铝颗粒燃烧后为光滑的球状氧化铝颗粒,镁颗粒燃烧后为白色絮状;在0.2 MPa下,推进剂试件燃烧不充分,铝颗粒没有被完全氧化,表面较粗糙。随着燃烧室压强的升高,铝团聚物的体积平均粒径D(4,3)减小,而表面积平均粒径D(3,2)增大,粒径分布趋向单峰化,说明随着压强的增加,D(4,3)和D(3,2)的值越接近,铝团聚物的形状越规则,粒径分布越集中。团聚物粒径与燃烧速率成反比。     

高频等离子体法制备纳米氧化铋

采用高频等离子体为热源,以普通微米级氧化铋粉体为原料制备高纯氧化铋纳米粉末。用X射线衍射仪、透射电镜和X射线小角散射法(SAXS)对高纯氧化铋纳米粉结构、形貌、粒度及其分布进行表征;用BET吸附法测定比表面积,并测定其红外和紫外吸收性能。结果表明,高频等离子体法制备纳米氧化铋为正方晶系的Bi2O3,中位粒径17.5 nm,粒径范围分布在1~50 nm,比表面积为47.73 m2/g,禁带宽度为2.25 eV。