亚微米六硝基六氮杂异伍兹烷的制备及其性能研究

采用HLG-50型粉碎机,成功制备了亚微米六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）。运用激光粒度仪和扫描电子显微镜(SEM)对产品的粒度分布、颗粒大小及形貌进行了表征;采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(Raman)、X射线粉末衍射(XRD)仪及高效液相色谱(HPLC)仪分析了产品的晶型和纯度;使用热重(TG)和差示扫描量热(DSC)法分析其热分解特性,同时表征了产品的冲击波感度。研究结果表明：亚微米CL-20颗粒呈类球形,其平均粒径d₅₀为210 nm, 并保持着原料的ε晶型且纯度高;与原料相比,亚微米CL-20的热分解峰温度稍有提前,其冲击波感度下降了53.1%,降感效果明显,有利于CL-20的应用。     

硝化石墨烯诱导CL-20自组装堆垛结构的制备及性能

为改善六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）的安全性能,用硝化石墨烯（NG）作为结晶诱导剂,通过溶剂-非溶剂法制备了具有自组装堆垛结构的CL-20。采用场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、同步热分析仪（DSC-TG）对所制备CL-20的形貌、结构、热性能进行了表征,并对其机械感度进行了测试分析。结果表明,在不同含量NG的诱导下,CL-20重结晶成方形片状晶体,并自组装堆垛成花瓣型、螺型、塔型等结构。在CL-20自组装堆垛结构的形成过程中,NG的诱导作用体现在其片层对CL-20的吸附作用以及其活性基团与CL-20的基团之间形成氢键上。与原料CL-20相比,自组装堆垛结构CL-20热分解温度降低约5 ℃,热分解焓最大提高约33%,质量损失从81%提高到99%,机械感度大幅降低。当NG含量为0.5%时,诱导结晶形成的自组装花瓣结构CL-20的撞击感度最低,为6 J。     

重结晶方法对2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物晶体特性及性能影响

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)是性能优异的耐热炸药,其晶体形状对安全及加工性能有较大影响,重结晶溶剂和方法直接影响所得LLM-105的晶体特性。用二甲基亚砜和65%硝酸为溶剂,分别采用降温法、正相和反相溶剂/非溶剂法及超声波辅助结晶的方法,对LLM-105进行了重结晶研究。研究结果表明:无论用何种溶剂,直接降温法重结晶得到的LLM-105,晶体形状均不规则;用溶剂/非溶剂正相滴加法在超声作用下可以得到表面光滑、无孪晶的颗粒状晶体,纯度达98%以上;用溶剂/非溶剂反相滴加法也可以得到表面光滑、无孪晶的规则颗粒状晶体,纯度达98%以上;用65%浓度的HNO3水溶液反相滴加重结晶得到的LLM-105晶体平均粒径适中,粒度跨度小,撞击感度最低。获得了纯度和晶型好,感度大幅度降低LLM-105的制备方法:65%HNO3水溶液反相滴加法。     

超细CL-20/Cr2O3复合物的制备、表征与性能

为降低六硝基六氮杂异戊兹烷（简称HNIW,CL-20）的机械感度,采用溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术,制备出了平均粒径为1~2μm的超细CL-20/Cr2O3复合含能材料。用扫描电镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对CL-20/Cr2O3复合物的形貌、粒径大小、复合方式进行了表征,并对其撞击感度、摩擦感度进行了测试。结果表明,CL-20与多孔性Cr 2 O 3气凝胶之间为物理复合,超细CL-20/Cr 2 O 3复合物撞击感度的特性落高值提高了230.2%,摩擦感度降低了30%。     

六硝基六氮杂异戊兹烷/3,5-二硝基苯甲酸(CL-20/DNBA)球形复合物制备及性能

为了降低六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)的感度,采用超声辅助乳液法(UAE),以乙酸乙酯为溶剂,明胶为表面活性剂,在常温条件下,制备了摩尔比为1∶1的CL-20/3,5-二硝基苯甲酸(DNBA)球形复合物。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其形貌和结构进行了表征;采用差示扫描量热法(DSC)对其热分解性能进行了测试,按照GJB772A-1997测试了其摩擦感度和撞击感度。结果表明:制备的球形复合物表面光滑,无明显棱角,粒径分布均匀,平均粒径为6.7μm;XRD和FT-IR测试结果表明两种分子间有一定的相互作用,可能形成新的球形复合结构;与原料CL-20相比,CL-20/DNBA球形复合物的撞击感度明显降低,特性落高由13 cm提高到50.4 cm,摩擦感度也降低,爆炸概率从100%降低到65%;同时,复合物的热分解性能和CL-20相比明显不同,放热峰提前了20.3℃。     

降感CL-20的制备及性能研究

炸药晶体的内部缺陷、表面光滑程度、晶体外形、颗粒大小及分布等对感度有重要影响.普通六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）晶体的内部缺陷较多、表面粗糙、外形呈梭子状、粒度分布较宽等因素导致其感度偏高,研究改善普通CL-20的晶体品质以降低其感度,对研究以CL-20为基的混合炸药配方、工艺和应用具有重要意义.     

喷雾和超声辅助制备超细球形化ε-CL-20

采用喷雾和超声辅助重结晶装置制备了超细球形化六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)颗粒。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)测试表征了样品的形貌、粒径、晶型。用差示扫描量热法(DSC)分析了其热安定性,采用Kissinger公式和Zhang-Hu-Xie-Li热爆炸临界温度计算式,计算了热分解反应的表观活化能和热爆炸临界温度。按GJB772-1997方法测试了其机械感度。结果表明,制备的超细CL-20为粒径400nm左右的球形颗粒,分散性良好,其晶型为ε型。超细CL-20的热安定性较原料有所降低。原料CL-20和超细CL-20的热爆炸临界温度分别为242.85℃和241.64℃,表观活化能分别为156.04kJ·mol~(-1)和165.11kJ·mol~(-1)。与原料CL-20相比,超细CL-20的撞击感度明显降低,特性落高由14.98cm提高到31.95cm,摩擦感度也降低,爆炸概率从100%降低到40%。     

超声和喷雾辅助制备微米球形化RDX

采用超声喷雾辅助重结晶装置对RDX进行重结晶研究,以二甲基亚砜为溶剂,纯净水为非溶剂,制备了微米球形化RDX。用扫描电镜和激光粒度分析仪对RDX的形貌和粒度进行了表征,并测试了样品的热分解性能和撞击感度。结果表明:制备的样品呈球形,颗粒分布均匀,中值粒径为2.65μm;和原料相比,重结晶RDX的撞击感度明显降低,特性落高(H50)由21.51cm升高到36.43cm。经过该重结晶工艺,RDX的活化能和热爆炸临界温度略有升高。     

重结晶工艺对1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐热性能和机械感度的影响

为了研究不同重结晶工艺对1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(HATO,TKX-50)热性能和机械感度的影响,分别采用降温法、溶剂-非溶剂法,制备了6种不同粒径和晶体形貌的HATO样品。利用激光粒度仪和扫描电镜对不同重结晶工艺所得HATO样品的粒度和形貌进行了表征。利用差示扫描量热仪(DSC)对其热分解性能进行了分析。按GJB772A-1997方法对其撞击、摩擦感度进行了测试。结果表明,不添加表面活性剂,利用降温重结晶制备的HATO样品其粒度最大(d50=196.5μm)且晶体表面光滑、形状规则,表现出最高的分解温度及较低的机械感度,其分解峰温为249.1℃,撞击感度、摩擦感度分别为8%、20%。     

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.     

超临界CO_2反溶剂法制备CL-20超细微粒

利用超临界二氧化碳反溶剂法(SAS),以乙酸乙酯为溶剂,聚乙烯醇-200(PEG-200)为表面活性剂,在50℃、12 MPa,CL-20溶液质量百分浓度为5%的条件下,制备了CL-20超细微粒。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)对其进行了测试,研究了其撞击感度,对SAS过程中CL-20晶型的形成机理进行了分析。研究表明,所得CL-20超细微粒表面圆润,无明显棱角,粒径分布均匀,平均粒径为1.33μm。     

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%。     

超细CL-20/HMX共晶的制备、表征及其与推进剂组分的相容性

通过加入微量溶剂,采用超高效混合技术,在70 g的加速度条件下反应30 min制备得到摩尔比为2∶1的超细六硝基六氮杂异伍兹烷与奥克托今(CL-20/HMX)共晶,通过X射线粉末衍射、差示扫描量热法鉴定了CL-20/HMX共晶的形成,并对其形貌、粒度、感度等进行了表征测试。结果表明:制备的超细CL-20/HMX共晶纯度为92.6%,共晶炸药呈规则块状、表面光滑、粒径小于1μm、粒度分布均匀,其X射线衍射图在11.558°,13.264°,18.601°,24.474°,33.785°,36.269°处出现新的较强的衍射峰。超细CL-20/HMX共晶放热分解过程中只有一个放热分解峰,其放热峰温为248.3℃,其分解放热量(2192.1 J·g^-1),显著高于相同摩尔比的物理混合物(1327.3 J·g^-1)。按照GJB772A-1997《炸药试验方法》测得的摩擦感度比原料CL-20降低了16%,特性落高比原料CL-20提高28.6 cm,比原料HMX提高11.5 cm,形成共晶后安全性能更高。采用DSC法研究了超细CL-20/HMX共晶与推进剂常用组分均聚叠氮缩水甘油醚(HGAP)、硝化甘油/1,2,4-丁三醇三硝酸酯混合物(NG/BTTN)、缩二脲三异氰酸酯(N-100)、高氯酸铵(AP)、铝粉(Al)的相容性,发现超细CL-20/HMX共晶与NG/BTTN、AP、Al的相容性较好,与HGAP、N-100不相容。     

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)。     

喷雾干燥法制备亚微米鞣酸铁/硝胺炸药复合微球及其催化性能

为了研究鞣酸铁催化剂对固体推进剂中常见组分热分解性能的影响,采用超声喷雾干燥法制得三种亚微米复合微球(鞣酸铁(Ta-Fe)/六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、鞣酸铁/黑索今(RDX)、鞣酸铁/奥克托今(HMX))。利用扫描电镜(SEM)和粒度分析等方法分别对复合微球的形貌、粒度和组分进行表征。采用差示扫描量热法(DSC)研究复合微球中鞣酸铁对CL-20、RDX、HMX热分解的催化过程及动力学参数的影响。结果表明,鞣酸铁分布均匀,样品均呈球状颗粒,且流散性好,粒度为500~1000 nm;鞣酸铁能有效促进CL-20、RDX、HMX的热分解,使得CL-20、RDX、HMX的热分解峰温分别提前了17.2,8.2,11.5℃,其中鞣酸铁对CL-20的热分解催化效果最佳,Ta-Fe/CL-20复合微球的活化能与原料CL-20相比降低了9.6 kJ·mol……-1。     

超细HNIW机械感度的研究

采用喷射结晶的方法对HNIW(六硝基六氮杂异伍兹烷或CL-20)进行了细化,细化后HNIW的平均粒径为193.5nm.对超细HNIW的撞击感度及摩擦感度进行了研究.试验结果表明:与粗颗粒HNIW相比,超细HNIW的撞击感度明显降低,50%落高值从7.94cm增大为33.9cm;而摩擦感度变化不大,爆炸概率从74%增加到80%.     

TATB对CL-20降感研究

用TATB对EL-20进行了降感研究，考察TATB含量和TATB粒径及EL-20粒径对EL-20感度的影响。结果表明：EL-20的粒径越大，TATB粒径越小，降感作用越明显。并对TATB的降感机理进行了探索，得出降感机理为TATB包覆在EL-20上，形成一层包覆层，使EL-20不直接暴露在外，而起到降感作用。     

CL-20基挤注型传爆药药浆流变特性研究

通过差示扫描量热仪（DSC）测试,六氮杂异伍兹烷（CL-20）与聚叠氮缩水甘油醚（GAP）具有较好的内相容性;利用R/S流变仪分别研究了GAP与三乙酸甘油酯（GT）不同增塑比黏度、CL-20与GAP不同混合比例、不同温度、不同粗细比例的传爆药药浆黏度特性;研究结果发现,GAP与三乙酸甘油酯（GTA）不同增塑比例（3∶1、3∶2、3∶3）的混合黏度分别为0.85 Pa·s、0.45 Pa·s、0.30 Pa·s;CL-20固含量81%的粗（d50〈200μm）细（d50〈5μm）粒径传爆药药浆的黏度分别为10 Pa·s、30 Pa·s;不同粒度级配的药浆粗细比例（1∶2）与（2∶1）的药浆黏度相差不大;粗细比例（1∶2）CL-20固含量79%、80%、81%的药浆黏度依次升高。