FOX-7的表面能研究

通过接触角、Young-Good-G irifalco-Fowke方程测定研究了FOX-7的表面能以及氟聚合物溶液对FOX-7的润湿性能。理论计算表明FOX-7的表面能及其与氟聚合物的界面作用力均与TATB相当,氟聚合物可对FOX-7、TATB形成良好的润湿与包覆,且对TATB效果略好于FOX-7;在界面间酸碱作用中,FOX-7分子的碱性作用较大,给电子能力强。实际包覆结果显示,氟聚合物对FOX-7、TATB的包覆性能基本属于同一水平。     

两种氟聚合物在TATB晶体表面吸附的动力学模拟

采用Discover／Material Studio中的分子动力学（COMPASS力场、NVT）方法及smart minimizer结构优化方法，对两种氟聚合物在TATB不同晶面上吸附行为进行模拟和结构优化后发现：（1）二者相互作用时，TATB原子位置变化的大小次序为：（010）〉（100）〉（001）；而氟聚合物的展开程度按以上次序增加。（2）TATB晶体对两种聚合物都是吸引的，可以用F2311及F2314来包覆TATB晶体；且F2314对TATB晶体的包覆效果要优于F2311。（3）TATB不同晶面吸附能力的大小次序为：（010）〉（001）〉（100）。     

TATB/氟聚物PBX力学性能的分子动力学模拟

运用分子动力学(MD)方法,设计"吸附包覆"、"渗透添加"和"切割分面"三种模型,模拟计算了TATB与含氟聚合物(PVDF,PCTFE,F2311和F2314)二组分复合材料的力学性能.首次报导纯TATB晶体及其氟聚物PBX的弹性系数、模量和泊松比.发现添加少量氟聚物能有效改善TATB的力学性能;氟聚物沿TATB三个晶面粘结对TATB力学性能的改善效应为010＞100＞001;在295～495K温度范围内的模拟结果表明,随温度升高,TATB及其氟聚物PBX的刚性减小、弹性增强.     

TATB原位包覆HMX的研究

为提高TATB对HMX的钝化效果,利用声化学合成方法,在HMX颗粒表面原位生成了TATB,制备了HMX/TATB复合物。并与混合法制备的样品进行了比较。SEM观察表明,原位包覆法TATB对HMX的包覆效果比混合法的包覆效果更好。DSC分析表明,原位包覆法样品中HMX的热分解温度更高。机械感度测试结果表明,在TATB含量相当的情况下,原位包覆法样品具有更低的机械感度,在TATB含量为10%时,撞击感度为24%,摩擦感度为0%。     

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。     

TATB原位包覆CL-20的研究

采用原位合成法制备了CL-20/TATB复合物,并与机械混合法制备的混合药剂进行比较,利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、摩擦感度测试和静电感度测试对药剂进行了表征。结果表明:原位合成法制备的TATB粒度为6μm,TATB对CL-20的包覆效果比机械混合法的包覆效果更完整均匀;DSC分析表明,原位包覆法样品中CL-20的热分解温度比纯CL-20的热分解温度更高;机械感度和静电感度测试结果表明,相比机械混合法制备的混合药剂,在相同配比下原位合成法制备的CL-20/TATB复合物显示出更好的钝感效果。     

液滴微流控技术制备TATB基PBX复合微球

为了调控高聚合物黏结炸药(PBXs)的形貌、粒径分布和涂层包覆效果,采用高灵敏度的液滴微流控技术制备了TATB/F2602微球.研究了黏结剂含量和流量大小对TATB/F2602微球的形貌和粒径的影响.通过扫描电镜、X射线衍射、比表面积、DSC和TG等测试方法,系统研究了微球样品的形貌、结构、成分和热行为.结果表明:黏结...     

TATB基PBX配方研究及性能测试

为了提高TATB基PBX的感度,通过喷射细化法对TATB进行细化,采用水悬浮法对原料TATB和纳米TATB进行包覆,制得了两种TATB基PBX样品,并对两种TATB基PBX样品进行形貌表征、热性能及机械感度测试。结果表明:细化得到的TATB粒径在60nm左右;纳米TATB的包覆效果较原料TATB更好;PBX中的纳米TATB的活化能较原料TATB降低了10.87k J/mol,表明纳米TATB的加入使得PBX整体热稳定性降低;原料TATB基PBX特性落高为101cm而纳米TATB基PBX的特性落高为89cm,表明纳米TATB的加入使PBX撞击感度有所提高,使其更容易起爆。     

石墨对TATB基PBX导热性能的影响

为有效调节TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的导热性能,利用闪光导热仪研究了石墨包覆方式(内包和外包)、温度及石墨含量对TATB基PBX导热系数的影响,应用Agari模型分析了TATB基PBX的导热机制。结果表明,添加高导热石墨可改善TATB基PBX的导热性能。常温下,由内包和外包1%(质量分数)石墨改性的TATB基PBX配方的导热系数分别为0.572 W·(m·K)-1和0.697 W·(m·K)-1,显示,外包石墨包覆方式比内包石墨包覆方式更好。与不含石墨的TATB基PBX相比,内包1%和外包1%石墨的TATB基PBX的导热性能分别提高4.76%和27.66%。随温度升高,TATB基PBX及其石墨改性配方的导热性能逐渐降低。随着石墨含量增加,外包石墨改性的TATB基PBX的导热性能升高。外包2%(质量分数)石墨可使TATB基PBX的导热系数提高至0.786 W·(m·K)-1。TATB基PBX及由内包石墨改性的配方的导热机制符合串联模型,而由外包石墨改性的配方的导热机制介于串联模型和并联模型之间。     

纳米TATB炸药贮存老化机理

为深入理解纳米三氨基三硝基苯(TATB)炸药在不同贮存环境下的稳定性,设计了90℃,不同湿度(10%RH、50%RH和90%RH)以及低气压(200 Pa)等多种贮存环境条件,借助中子小角散射(SANS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)等表征技术,对不同温度、温湿度及低气压环境纳米TATB微结构演化规律进行了研究。实验结果表明,纳米TATB经45℃、60℃和71℃热老化后,其比表面积均明显下降,且老化温度越高下降趋势越显著并出现部分晶体颗粒长大;湿热极端环境(90℃,90%RH)则显著影响纳米TATB晶粒贮存稳定性,经短期(5天)贮存纳米TATB即出现显著的颗粒长大现象,尺寸约1~3μm;纳米TATB经90℃低气压(200 Pa)环境贮存也出现晶粒长大并呈微米级片状结构;基于不同贮存环境条件的试验结果,分析了纳米TATB长大熟化机制,即纳米TATB表面能较高,在温度和湿度作用下部分TATB分子克服能垒,迁移、扩散并在晶粒表面重排长大。     

TATB基PBX界面粘结改善研究进展

对近年来提高和改善TATB基高聚物粘结炸药(PBX)界面粘结的方法进行了综述,从TATB特殊的分子结构出发,讨论了粘结剂的选择以及界面之间相互作用的评估,从理论模拟的角度分析了氟聚合物与TATB间的相互作用。重点阐述了炸药表面改性、偶联剂对界面改善的影响。指出了重点发展的三个方向:粘结剂结构设计、偶联剂加入、新型包覆方法。     

孔隙对TATB基高聚物粘结炸药有效弹性模量的影响

采用代表体积单元(RVE)建模方法,建立了与实际TATB基高聚物粘结炸药(PBX)微观结构近似的有限元计算模型,该模型可以生成炸药颗粒和孔隙随机分布、填充率和孔隙率任意调整的二维RVE。并采用该模型研究了孔隙大小、空间分布和孔隙率对TATB基PBX有效弹性模量的影响。结果表明:粘结剂内孔隙使得TATB基PBX在外载荷作用下易于变形,TATB基PBX的有效弹性模量显著减小,随着孔隙率增加,有效弹性模量呈指数减小;孔隙的空间分布对TATB基PBX有效弹性模量影响较大,当孔隙分布在粘结剂与炸药晶体之间界面时,容易造成粘结界面破裂而导致有效弹性模量显著下降,下降幅度超过50%;但孔隙的大小对TATB基PBX有效弹性模量影响不大。     

粘结剂含量对热压TATB基PBX残余应力的影响

为了掌握粘结剂含量对高聚物粘结炸药(PBX)残余应力和宏观力学性能的影响规律,采用基于VKα靶的X射线衍射方法测试了F2314粘结剂含量为0~11%热压成型的TATB基PBX残余应力,采用巴西试验方法测试其宏观力学性能,并采用了TATB晶体-粘结剂包裹结构简化模型进行温度单一因素条件的残余应力数值模拟验证。实验结果表明:不含粘结剂的PBX,其残余应力为拉应力;随着PBX中粘结剂含量增加,残余应力逐渐减小,当粘结剂含量超过5%,其拉伸残余应力递减趋势增强;当粘结剂含量由7%增加到9%时,残余应力由拉应力转变为压应力;PBX力学强度随粘结剂含量增加而增强。残余应力模拟结果与实验结果具有相同变化趋势。     

烷烃及其全氟、氟代物在TATB晶体表面吸附的模拟

采用Discover/MaterialStudio程序包!中的MD(NVT)及MM(COMPASS力场）方法，模?拟了C原子数为1、2、3、4、5、10、20的直链烷烃及其全氟、氯代物在TATB超胞（4x4x4)的(001)、（100)及(010)晶面的吸附作用。结果表明：在三种晶面上，相同C原子数的全氯取代物与TATB的相互作用明显强于烷或全氟取代物，这与它们在TATB晶面上导致能量下降的分子变形程度有关，这同时也表明了过高含量的氢或氟均不利于氟聚合物与TATB的相互作用；而对大多数小分子（C原子数<5)来讲，TATB晶面与分子相互作用的强弱次序为（010)>(100)>(001)，这可能与氢键的形成有关。而分子较大时，以上次序将难以确定。     

CL-20/TATB粘结炸药制备及其表征

使用钝感炸药三氨基三硝基苯(TATB)对高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)进行包覆和降感处理,制备过程中以1%的Estane作为粘结剂,5%的TATB作为钝感剂,采用水悬浮法制备了CL-20基PBX,并对其进行SEM、XRD、DSC以及撞击感度性能测试。结果表明:TATB可以有效地包覆在CL-20表面,在包覆过程中CL-20晶型未发生改变;与未添加TATB的CL-20/Estane粘结炸药相比,热爆炸临界温度提升了0.08℃,活化能提高了7.09k J·mol-1,并且其撞击感度明显降低,特征落高(H50)由30.64cm提升至44.57cm,提升了45.5%。     

两种炸药的微波干燥

在已有研究表明炸药对微波不敏感的基础上,开展了微波辐射用于超细、亚微米等炸药的干燥实验。湿法氨化得到的TATB粗品的微波干燥实验结果表明微波取代低温干燥和高温干燥具有可能性,对超细RDX和亚微米TATB进行微波干燥具有快速高效,不会导致样品粒子的明显团聚的特点。     

两种TA TB的热膨胀研究

为了优化三氨基三硝基苯（TATB）为基的混合炸药配方,研究了碳酸铵法所得细颗粒TATB（F-TATB）和氨气法所得粗颗粒TATB（L-TATB）在热循环作用下产生的膨胀。对比测试了F-TATB和L-TATB的物化性能,采用室温→－40℃→75℃→室温的高、低温度热循环试验方法,获得了两种TATB压制药柱（30 mm ×5 mm）经过热循环试验后的膨胀参数,结果表明：热循环作用下两种TATB均产生了不可逆尺寸长大且随着循环次数增加药柱尺寸趋向恒定,首次热循环试验后L-TATB的膨胀率大于F-TATB;试验还发现L-TATB的总膨胀率小于F-TATB,这表明L-TATB较F-TATB更快趋于尺寸稳定。     

高温下TATB基钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应实验研究

为了研究高温环境对钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应的影响,采用高速扫描照相技术及电探针测速技术获取了高温60℃环境下TATB基钝感炸药三种直径药柱爆轰波拟定态爆轰波形状及波速。结果表明,TATB基钝感炸药在高温60℃下的拟定态爆轰波波速随着炸药直径基本呈现线性增长趋势,且相同直径的高温结果均低于常温结果。三种直径TATB基钝感炸药在高温60℃下的拟定态波阵面形状较常温结果更为陡峭。采用遗传算法对三种直径炸药的实验结果进行拟合计算,获得了TATB基钝感炸药高温曲率效应D_n(κ)关系参数。采用DSD(Detonation Shock Dynamics)方法对三种直径炸药的爆轰波非理想传播过程进行了模拟,计算结果与实验结果吻合较好。