RDX、HMX及CL-20晶体的高温高压相变研究进展

环三亚甲基三硝胺(RDX)、环四亚甲基四硝胺(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)三种多晶型含能材料在高压/高温高压下具有丰富的相变行为及相变特征,本文总结了三种炸药在不同压力环境下的相变路径、部分相结构及p-T相图,为含能材料的爆轰行为和理论研究工作提供参考。根据目前的研究现状,发现在较复杂的相变研究上仍存在分歧,大部分高压相的结构还不明确,p-T相图不够完善,相变理论的研究也存在明显不足。指出探索含能材料的不同晶型间转化机理和获取更多相结构信息将是未来的重点研究方向。     

用裂解气相色谱鉴定十三种炸药

本文用裂解气相色谱(PGC)分析了季戊四醇四硝酸酯(PETN)、纤维素硝酸酯(NC)、硝化二乙醇胺(GINA)、环四亚甲基四硝胺(HMX)、环三亚甲基三硝胺(RDX)、2,4,6-三硝基苯甲硝胺(Te)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、二硝基甲苯(DNT)、2,4,6-三硝基苯胺(TNA)、过氯酸铵(AP)、2,4,6-三硝基-2,4,6-三氮杂环已酮(TCH)、1.3,3,5,7,7-六硝基-1,5-二氮杂环辛烷(HCO)和四氮烯起爆药(TTZ)等十三种炸药。得到了完全可以互相区别的指纹图,考察了实验的重复性,讨论了裂解温度选择以及PGC用于炸药热感度和热分解研究的可能性。结果表明,PGC用于火炸药的分析和研究是很有意义的。     

五种常用单质炸药对FOX-7晶型转变的影响

将1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)与环三亚甲基三硝胺(RDX)、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)、1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)、环四亚甲基四硝胺(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)五种常用单质炸药分别以质量比为1∶1混合,获得五种含FOX-7的混合炸药。采用变温X-射线粉末衍射技术,研究了温度对混合炸药中FOX-7晶型转变的影响。升温过程,在105~125℃,五种混合炸药中FOX-7都发生了α→β相转变;当继续升温时,HMX/FOX-7、LLM-105/FOX-7混合炸药中FOX-7并未发生β→γ晶型转变过程;降温过程中,RDX/FOX-7和CL-20/FOX-7混合炸药中FOX-7没有发生γ→β晶型转变,而是直接发生γ→α晶型转变;而FOX-7在其它三种混合炸药中的降温过程晶型转变与升温过程晶型转变是可逆的,即在降温过程发生从γ→β或β→α的晶型转变。     

高温高压下单质炸药结构演化的研究进展

炸药的安全性能和起爆过程与其在高温高压下的行为密切相关,开展炸药的高温高压研究对于深入理解其安全本质及起爆性能意义重大。本文综述了12种单质炸药的高温高压结构演化研究结果,主要包括以环三亚甲基三硝胺（RDX）和环四亚甲基四硝胺（HMX）为代表的硝胺类炸药,以季戊四醇四硝酸酯（PETN）、2,4,6-三硝基甲苯（TNT）为代表的经典硝酸酯基、硝基类炸药以及以2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物（LLM-105）和1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐（TKX-50）为代表的新型高能低感炸药等,详细总结了这些炸药在高温高压作用下的相变过程,并对比了不同研究者关于同种材料研究结果的异同,为开展新型单质炸药的高温高压研究提供一定参考。     

典型含能化合物毒性研究进展与展望

以2,4,6-三硝基甲苯(TNT)为代表的典型含能化合物存在多种毒性效应，严重威胁生产作业相关人员生命健康。为全面了解各种典型含能化合物的毒性效应，梳理总结了TNT、黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)、2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)、1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(HATO)及二硝酰胺铵(ADN)共9种常见典型含能化合物的哺乳动物急性毒性数据，并综述其主要毒性效应，指出TNT具有遗传毒性，致癌性，生殖毒性等多种毒性效应，可导致贫血、晶状体异常和白内障等中毒病症。CL-20具有遗传毒性，可诱导脱氧核糖核酸(DNA)氧化损伤及突变。RDX和HMX为神经毒性物质，可诱发癫痫等神经中毒症状。NTO、ADN和FOX-7具有较强生殖毒性，可损伤雄性生殖系统。DNAN与HATO具有免疫系统毒性，可干扰淋巴细胞水平，损伤脾脏。同时提出未来应该深入研究含能化合物的毒性作用机制，加强含能化合物毒性防护技术研究，探究新型含能化合物的毒性作用及多含能化合物间的联合...     

四硝基并哌嗪的研究进展及在推进剂中的应用前景

综述了国内外近年来合成四硝基并哌嗪(TNAD)取得的进展, 以及几种成熟的合成TNAD的方法; 通过与RDX、 HMX、 DNP等其它硝胺类含能化合物的结构和性能对比分析, 发现TNAD在很多方面性能优于RDX和HMX, 尤其是它感度低而能量与它们相当, 这使得TNAD在推进剂中将具有广阔的应用前景.将TNAD分别代替HMX和RDX用于改性双基推进剂中, 进行能量的理论计算, 发现它能在不明显降低比冲的条件下有效地降低了燃烧温度, 是一种很好的能量添加剂.     

含能共晶堆积结构的理论研究

采用Hirshfeld面、指纹图的方法,从密度、堆积系数、分子间相互作用的相对贡献方面,研究了已报道的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、环四甲撑四硝胺(HMX)、苯并三呋咱氮氧化物(BTF)及2,4,6-三硝基甲苯(TNT)基含能共晶的堆积结构。结果发现,绝大部分含能共晶的堆积系数处于两组分之间。不同含能共晶中的相同含能分子与周围分子间相互作用的方向和大小不同。CL-20共晶中O…H、O…O作用所占比例之和大于70%,说明它们是晶体稳定的主导作用。HMX共晶中O…H作用所占比例大于50%,说明弱氢键占主导地位。与CL-20共晶和HMX共晶相比,BTF和TNT共晶中,C…O和C…C作用占较高比例,说明π堆积作用明显。     

2种非TNT基熔铸炸药水下爆炸特性

为选择水下炸药中的主炸药,分析RDX与HMX在水下爆炸的能量输出特性差异,分别以RDX和HMX为主炸药,制备了2种非TNT基熔铸炸药R-RDX与R-HMX,并在直径为85 m的水池中进行水下爆炸试验,测试水下爆炸压力及脉动周期,计算冲击波能及气泡能.试验结果表明:在4~6 m范围内,R-RDX炸药的冲击波能为1.18 MJ/kg,气泡能为4.00 MJ/kg;R-HMX炸药的冲击波能为1.19 MJ/kg,气泡能为4.01 MJ/kg;对于非TNT基熔铸炸药,HMX作为主炸药同RDX相比,在水下爆炸时并无能量优势.     

对全氮阴离子N-5金属盐的密度和能量水平的思考

正1.含能材料的发展趋势含能材料是用作炸药、发射药、推进剂和火工品高能量组分的化合物,是武器发射、推进和毁伤的能源。这类材料用于所有战略、战术常规武器系统,在所有兵种装备中使用。从第一代炸药梯恩梯(TNT)(密度1.65 g·cm~(-3),爆速6950 m·s~(-1)),到第二代炸药黑索今(RDX)(密度1.82 g·cm~(-3),爆速8700 m·s~(-1))/奥克托今(HMX)(密度1.91 g·cm~(-3),爆速9100 m·s~(-1)),到20世纪末的第三代炸药     

硝胺类炸药颗粒表面包覆的研究进展

以包覆材料为主线,对国内外硝胺类炸药(RDX、HMX和CL-20等)的表面包覆研究进行了综述。对多种包覆材料、包覆方法以及包覆机理进行了归纳总结,阐述了表面包覆对硝胺类炸药的分散性、机械感度以及对推进剂和发射药力学性能和燃烧性能的影响。并指出了今后研究工作中应注意的一些问题和研究重点。     

激光拉曼光谱技术在火炸药分析检测中的应用研究进展

激光拉曼光谱是一种原位无损快速检测技术,在火炸药分析检测领域具有重要的应用前景。综述了普通激光拉曼光谱以及在此基础上发展起来的傅里叶变换拉曼、共焦显微拉曼、表面增强拉曼、便携式拉曼以及远程拉曼技术在火炸药分析检测领域的应用研究进展,分析了不同类型激光拉曼光谱技术的优点和局限性,比较了三硝基甲苯(TNT)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、奥克托今(HMX)、太安(PETN)、黑索今(RDX)等典型炸药的激光拉曼光谱数据。认为建立火炸药的拉曼定量分析方法、制备性能优异的表面增强拉曼的基底材料及进一步发展便携式拉曼是未来的研究重点。     

含硝胺基类含能离子盐研究进展

近年来,含能离子盐的研究重点仍然是通过官能团修饰有机阴阳离子的策略实现含能离子盐的靶向合成、结构和性能的定向调控。本文以近年来研究较多的含硝胺基的含能离子盐为例,综合介绍了它们的化学结构、理化参数(熔点、热分解温度、密度)、爆轰性能(爆速、爆压)及感度(撞击感度及摩擦感度)等数据,从含能离子盐结构设计、合成策略与性能评价等角度对近年来含能离子盐合成研究的发展方向与趋势进行了简要介绍。     

落锤撞击加速度的测试及讨论

在落锤试验中测量了落锤的撞击加速度,对几种炸药试验过程中落锤的加速度－时间曲线进行了讨论。     

硝基二唑炸药爆炸参数的经验计算(Ⅰ)

以2,4,5-三硝基咪唑(2,4,5-TNI)为"母体"结构单元,用硝基、硝氨基和偶氮基等爆炸基团取代其1位氮上的氢原子获得系列新型多硝基咪唑类炸药分子。运用Brinkley-Wilson(B-W)法则、Rothsteine’s和Kamlet方法等对该类炸药的爆炸参数进行了计算,并与HMX等炸药的爆炸参数进行了比较。结果表明,该类炸药密度大,爆速为7.9-9.2km·s-1,爆压为29.0-42.0GPa,接近RDX甚至HMX,是一类新型高能量密度材料化合物;该类炸药分子中含芳香咪唑环,预计其分子稳定性良好。     

物性对含能材料撞击起爆感度的影响

为了研究物性对含能材料撞击起爆感度的影响,利用WL-1型落锤仪对含能材料AP、HMX、RDX进行撞击感度测试,采用扫描电镜（ SEM）对落锤撞击前后的样品细观形貌进行观测。结果表明：AP塑性强,HMX、RDX脆性强,同等条件下,AP比HMX、RDX容易爆发;AP的撞击感度随着粒度的增大而减小,HMX、RDX的撞击感度随着粒度的增大而增大。可见,选取大粒度AP,小粒度HMX、RDX可有效降低撞击感度。     

2，4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药宏细观烤燃响应特性数值分析

2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)/奥克托今(HMX)熔铸炸药在烤燃过程中会发生DNAN熔化、HMX晶型转变等特征现象。为研究其烤燃响应特性,发展了DNAN熔化-化学反应动力学模型,结合HMX四步化学反应动力学模型,从宏观和细观尺度研究了DNAN基熔铸炸药的熔化、晶型转变及点火响应。宏观计算结果表明：DNAN在约377.00 K熔化,HMX在约450.00 K晶型转变,点火温度为531.34 K,点火位置位于装药上下端面与侧面夹角处环形区域,计算点火时间与实验结果误差为0.5%。基于宏观点火区域进行细观计算,发现点火位置位于HMX炸药晶粒,并得到DNAN熔化、HMX晶型转变等细观分布演化规律,即不同时刻,液相DNAN统计分布呈U形分布,δ-HMX近似正态分布。表明DNAN基熔铸炸药烤燃宏细观数值计算对深入理解含能材料的热点火机理具有重要意义。     

火炸药相对和实际静电感度的对比分析

采用先进的测试系统对氮化铅、硝化棉、梯恩梯放黑索金的静电感度分别进行了一性测量和定量测量，得出了相对静电感度值和实际静电感度值，并对其进行了对比分析。     

糖颗粒对HMX和RDX两种单质炸药非冲击点火的影响

为了研究惰性糖颗粒对奥克托今(HMX)和黑索今(RDX)两种单质炸药非冲击点火机理的影响,利用配备了光学观测系统的落锤撞击装置,捕获了含惰性糖颗粒的HMX和RDX经历的破碎、熔化、溅射、点火和燃烧过程。结果表明,在含糖HMX颗粒炸药和含糖RDX粉末炸药中,点火易发生在糖颗粒的周围,燃烧会沿着糖颗粒周围向外部传播;燃烧反应前两者均发生剧烈的溅射现象;含糖HMX颗粒在固相中发生点火;在含糖RDX粉末炸药中,靠近糖颗粒周围的炸药先进入熔融状态,随后熔融区域逐渐扩展,点火点易出现在糖颗粒边缘处的RDX熔融液相中。对比了在HMX/RDX单质炸药中分别加入一个和三个糖颗粒情况下的点火频率,结果表明,三个糖颗粒的情况更容易引起炸药点火;三个糖颗粒由于破碎后产生较多的碎片,其与HMX或RDX单质炸药具有较强的相互作用,可能会在多个位置形成热点,其导致的燃烧反应会比单个糖颗粒的情况更为剧烈。采用上下极限法分析得到,糖颗粒的加入对HMX颗粒炸药的点火具有抑制作用,对于RDX粉末炸药的点火具有促进作用。