基于溶剂/非溶剂法的微通道结晶制备CL-20/HMX共晶

为了发展易放大、可连续化的共晶制备方法,采用溶剂/非溶剂法的微通道结晶技术制备了六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今(CL-20/HMX)共晶.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热分析和感度测试,对样品的形貌、结构、热性能和感度进行了表征分析.结果表明,该方法成功制备了CL-20/HMX共晶,其表观形貌部分呈花簇状,直径为20～30μm,由厚度为200～600 nm的片状晶体组装而成,部分呈单独的片状结晶(厚度为200～600 nm);所制备的CL-20/HMX共晶在放热过程中仅有一个尖锐的放热分解峰,放热峰温位于243.4℃,低于原料CL-20(250.2℃)和HMX(284.7℃).放热区间仅为242.7～246.0℃,比原料CL-20(230.0～254.6℃)和HMX(281.0～290.7℃)窄,具有较高的能量释放效率;表观活化能470.75 kJ·mol-1,介于CL-20(175.04 kJ·mol-1)和HMX(481.45 kJ·mol-1)之间,比CL-20提高了295.71 kJ·mol-1,具有较好的热稳定性;撞击感度为18 J,较原料CL-20(10 J)和HMX(14.4 J)分别提高8 J和3.6 J,摩擦感度比CL-20原料降低了20％,安全性有所提高.     

超细CL-20晶形控制技术研究

采用溶剂-非溶剂的方法,通过加入不同的晶形控制剂制备超细CL-20,并对晶形控制剂的种类和用量、加料方式等因素进行了分析.结果表明,晶形控制剂的种类、用量及样品溶剂加料方式严重地影响着超细CL-20的晶形.对于2.0gCL-20原料,采用3.5mL质量浓度2%聚乙烯醇类化合物(PV)晶形控制剂,所得到的超细粉末晶形大多为块状,晶体粒径最小可达到1μm；采用6.5mL质量浓度5%聚氧乙烯醚类化合物(PT)晶形控制剂,所得到的超细粉末晶形也大多为块状,晶体粒径最小可达到2μm.采用喷壶方式加料,使用6.5mL质量浓度5%PT晶形控制剂可使晶形呈椭圆形,晶体粒径最小可达到1μm,细化后的CL-20热敏感性更高,晶型仍为ε型.     

CL-20炸药的包覆钝感研究

通过CL-20炸药和常用高聚物的溶解性实验,选择了合适的溶剂和高聚物粘结剂,用溶液水悬浮法对CL-20炸药进行了包覆并测试了感度。结果表明,用高聚物粘结剂Estane和石墨G组成的“Estane-G”复合钝感剂包覆CL-20炸药后,可明显降低CL-20的机械感度;5 s爆发点试验表明,包覆不影响CL-20的热感度;用20%的粒径小于1μm的TATB也可显著降低CL-20的机械感度。     

机械研磨制备球形超细CL-20

选用三种不同密度的研磨球,采用物理研磨法制备了球形超细CL-20颗粒,介绍了研磨细化装置的工作原理,分析了研磨球密度和研磨时间对超细CL-20的平均粒度、粒度分布和球形度的影响; 并对球形超细CL-20的性能进行了测试。结果表明,采用低密度球研磨所得超细CL-20呈类球形,机械感度显著降低,热稳定性优于原料CL-20,研磨前后CL-20同为ε-型,晶型保持不变; 高密度研磨球仅对物料细化作用明显,低密度研磨球细化物料的同时对物料圆滑效果良好,所得球形度可达0.9,粒度均匀,分布集中。     

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。     

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。     

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%.     

石蜡/Estane5703复合钝感包覆CL-20的研究

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的机械感度,采用水悬浮法,以钝感剂石蜡及高分子聚合物Estane5703为包覆原料包覆CL-20,制备了4种包覆颗粒。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)、机械感度测试方法表征包覆前后CL-20的晶型、包覆状态、热分解温度、机械感度。结果表明,石蜡与Estane5703可完整包覆CL-20,且包覆后CL-20的ε晶型未发生改变。采用水悬浮法包覆CL-20,当石蜡/Estane5703含量为总体系质量的2%/2%时,CL-20的撞击感度由100%降低至40%,摩擦感度由100%降低至48%;放热峰温提高5.4℃。     

F2602/GAP/CL-20复合纤维的静电纺丝制备及性能

通过静电纺丝工艺制备了氟橡胶/聚叠氮缩水甘油醚/六硝基六氮杂异伍兹烷(F2602/GAP/CL-20)复合纤维,研究了不同溶液浓度、黏结剂含量、纺丝电压以及注射速率的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)观察其微观形貌,发现在溶液质量浓度为20％、黏结剂F2602/GAP含量为10％、纺丝电压为14 kV、注射速率为5×10-3 L·h-1时,制备的F2602/GAP/CL-20复合纤维呈三维网状结构,表面均匀且光滑.采用X射线衍射(XRD)分析、红外光谱(IR)分析、差示扫描量热仪(DSC)分析以及机械感度测试分析了F2602/GAP/CL-20复合纤维以及原料CL-20的性能.静电纺丝后复合纤维中的CL-20晶型由ε型转变成β型,且静电纺丝过程中CL-20与F2602/GAP未发生化学反应.经静电纺丝后,F2602/GAP/CL-20复合纤维的表观活化能(374.3 kJ·mol-1)比原料CL-20(178 kJ·mol-1)提高了196.3 kJ·mol-1,热稳定性得到提高.F2602/GAP/CL-20复合纤维的撞击感度H50(62.6 cm)比原料CL-20(21.2 cm)提高了41.4 cm,摩擦感度(52％)比原料CL-20(84％)降低了32％,降感效果显著.     

水性聚氨酯钝感包覆CL-20

以TDI、DL-400、DMPA等为原料合成了水性聚氨酯(WPU)乳液,采用FTIR表征了其结构;采用GPC测定WPU的分子量分布指数为2.58.采用加入10%明矾水溶液使WPU破乳的方法包覆CL-20.SEM观察包覆结果表明1%和2%WPU包覆后的CL-20尖锐的棱角消失,多个晶体团聚,形成了圆滑的球形颗粒,颗粒间无粘连,流散性较好;3%和4%WPU包覆后的CL-20颗粒间有部分粘连,4%乳液的粘连现象相对最为严重.测定CL-20和1%WPU包覆的CL-20的撞击感度,结果表明包覆后CL-20的特性落高H50为81.4cm,比包覆前提高了近三倍.结果表明采用水性聚氨酯乳液聚合-破乳方法包覆CL-20,可显著降低CL-20的感度.