5,10-双(偕二硝基甲基)-呋咱并[3,4-e]双([1,2,4]三唑并)[4,3-a:3′,4′-c]吡嗪及其含能离子化合物的合成与性能

以二氨基呋咱(DAF)为原料合成了含能化合物5,10-双(偕二硝基甲基)-呋咱并[3,4-e]双([1,2,4]三唑并)[4,3-a:3',4'-c]吡嗪(BOBTP,七步合成总收率10%),通过中和反应与一系列富氮阳离子搭配制备出了相应的含能离子化合物;采用X-射线单晶衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(~1H NMR、~(13)C NMR)、元素分析等手段对其结构进行了表征;利用热重法(TG)-差示扫描量热法(DSC)测定了它的热分解温度;运用Explore5 v6.02软件计算了其爆轰性能。结果表明,BOBTP的二钾盐(BOBTPK)的晶体属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为a=1.9913(3)?,b=0.93491(12)?,c=1.6807(2)?,β=90.160(3)°,V=3129.0(7)?~3,Z=8,D_c=2.103 g·cm~(-3),M=1.752 mm~(-1),F(000)=1976。对所得的基于BOBTP的含能离子化合物,25℃时的实测密度范围为1.62~1.75 g·cm~(-3);热分解反应的onset温度范围为186~232℃;计算爆速大于7500 m·s~(-1),爆压大于20 GPa;实测撞击及摩擦感度较低,其中BOBTP的二羟胺盐的撞击感度为18 J,摩擦感度为240 N。     

离子液体催化醇醛树脂的固化动力学及力学性能

为了获得醇醛树脂固化的绿色催化剂,以离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO_3-pHim]HSO_4)为醇醛树脂的催化剂,用差示扫描量热法(DSC)对固化反应动力学进行研究,并用万能试验机测试了[HSO_3-pHim]HSO_4催化醇醛树脂基PBX的力学性能。结果表明,固化反应的平均表观活化能为2.59 kJ·mol~(-1),指前因子为994.61 s~(-1),反应级数为0.93,在[HSO_3-pHim]HSO_4含量为0.9%,固化温度为30℃时,PBX的拉伸和压缩强度分别为16 MPa和41 MPa,拉伸断裂延伸率为0.81%。与硫酸二乙酯(DES)催化PBX相比,采用[HSO_3-pHim]HSO_4为催化剂能将PBX的压缩模量降低35%。     

高负载量Cu1/Al2O3单原子催化剂的制备及其对AP热分解的影响

为了提高高氯酸铵(AP)的热分解性能,采用蒸发诱导自组装的方法制备了Cu1/Al2O3单原子催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、透射电镜(TEM)、X射线吸收光谱(XAS)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂形貌和结构进行了表征,并利用差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)研究了其对AP热分解性能的影响.结果表明,活性金属铜以Cu—O键形式稳定在载体表面,呈现均匀的单原子分散状态,Cu负载量高达8.7％质量分数;当Cu1/Al2O3单原子催化剂用量为质量分数5％时,AP的高温分解峰温为319℃,与纯AP相比提前了85℃,催化效果明显优于前驱体Cu(NO3)2·3H2O以及常见的nano-CuO催化剂,表明Cu1/Al2O3单原子催化剂对AP的热分解具有优异的催化作用.     

含不同形貌MoO3的Al/MoO3铝热剂的热性能和燃烧性能

不同形貌铝热剂在性能上有着很大的差异。为了探讨不同MoO₃形貌对Al/MoO₃铝热剂热性能和燃烧行为的影响,制备了Al/棒状MoO₃和Al/带状MoO₃铝热剂,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对其形貌和热性能进行了表征测试。DSC结果表明,Al/带状MoO₃铝热剂和Al/棒状MoO₃铝热剂释放的热量分别为1702 J·g^-1释放432 J·g^-1。Al/带状MoO₃铝热剂的初始反应温度为401.95℃,比Al/棒状MoO₃铝热剂的504.87℃提前102.92℃。通过非等温热力学分析,两种铝热剂的活化能(Ea)没有显著差异,但Al/棒状MoO₃铝热剂具有较高的热爆炸临界温度(Tb),说明其具有较高的安全性。在开放燃烧实验中,两种铝热剂的燃烧行为差异小,但当燃烧结束时,Al/带状MoO     

纳米Mn3O4复合催化剂的制备及其对AP热分解性能的影响

为了提升高氯酸铵(AP)基固体推进剂的燃烧及点火等性能,采用离子交换法制备了海藻酸锰薄膜,煅烧后得到了纳米Mn_3O_4复合催化剂,研究了其对AP热分解性能的影响。采用扫描电镜、傅里叶红外、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪等对制备的纳米Mn_3O_4复合催化剂形貌和结构进行了表征。结果表明,通过锰离子交换后,海藻酸钠变为海藻酸锰,所形成的薄膜表面光滑致密;400℃煅烧后原位生成的纳米Mn_3O_4颗粒负载在碳化后的海藻酸骨架上,其对AP的催化效果随着纳米Mn_3O_4复合催化剂含量的增加而增强,并且放热速率明显增加;当纳米Mn_3_O4复合催化剂含量为3%时,与纯AP相比,AP的分解温度降低了89.1℃。     

调制周期对Al/MoO3反应薄膜热性能和发火性能的影响

为了考察调制周期对反应薄膜性能的影响,采用磁控溅射技术制备了厚度为3μm,调制周期为50,150 nm和300 nm的Al/MoO3反应薄膜,采用差示扫描量热仪(DSC)探索了调制周期对Al/MoO3反应薄膜放热过程和反应活化能的影响;使用高速摄影和激光点火技术研究了三种调制周期反应薄膜的燃烧速率,通过与半导体桥和桥丝融合形成含能点火器件,考察了调制周期对电流和电压发火感度的影响。结果显示调制周期由50 nm增加到300 nm时,Al/MoO3反应薄膜燃烧速率由5.35 m·s^-1降低到1.75 m·s^-1。三种调制周期(50,150,300 nm)Al/MoO3反应薄膜半导体桥点火器件的50%电流发火电流分别为1.44,1.74 A和1.87 A;Al/MoO3反应薄膜桥丝点火器件的50%发火电流分别为0.08,0.65 A和1.02 A;将Al/MoO3反应薄膜与半导体桥和桥丝换能元结合形成点火器件,在点火间隙为1 mm的情况下,能够点燃钝感点火药硼-硝酸钾(B-KNO3)药片,提升点火系统的点火能力和可靠性。     

B/KNO3药柱燃烧速度的初步研究

利用密闭爆发器测试系统对B/KNO3药柱的燃烧速度进行了研究,结果表明:B/KNO3药柱的线燃烧速度主要受药柱密度的影响,密度较小,线燃烧速度较快;药柱尺寸主要影响产物生成速率,并最终影响B/KNO3药柱燃烧的压力-时间曲线.另外,研究还发现本文中B/KNO3的线燃烧速度并不服从简单的指数燃烧定律,宜采用分段函数的形式进行描述.压力低于7 MPa时,线燃烧速度随压力线性增加;而压力为7～50 MPa时,线燃烧速度基本上不随压力变化.     

喷雾干燥工艺条件对HMX/F_(2602)核壳复合微球粒度的影响

采用悬浮喷雾干燥法将偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物(F_(2602))包覆于HMX颗粒表面,制备了HMX/F_(2602)核壳复合微球。采用共混溶液喷雾干燥法制备了HMX/F_(2602)复合微球。探讨了进口温度、进料速率和料液浓度等悬浮喷雾干燥工艺条件对HMX/F_(2602)核壳复合微球粒度的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪和撞击感度仪表征了两个样品的形貌、粒度和撞击感度。结果表明,悬浮喷雾干燥法的优化工艺条件为:入口温度85℃,进料速率3 m L·min~(-1),料液浓度2%。HMX/F_(2602)复合微球有内部缺陷,中值粒径为4.75μm。HMX/F_(2602)核壳复合微球为实心球状,中值粒径1.23μm。HMX/F_(2602)复合微球和HMX/F_(2602)核壳复合微球的撞击特性落高分别为31.23 cm和41.37 cm,显示HMX/F_(2602)核壳复合微球有更好的性能。