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.     

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。     

TATB基高聚物粘结炸药及其粘结剂的玻璃化温度与DMA测量频率关系的研究

用动态力学分析（DMA）方法，研究了上种TATB基PBX及其粘结剂（氟聚物）的测量频率与玻璃化温度的关系。结果显示：在这四种氟聚物F2314、F2311、F2463、和F2603中，只有F2314存在明显的二次转变，这是由于F2314分子中具有较多的C－C1键所引起的。从测量频率与玻璃化温度之间的关系，得到PBX及春粘结剂的活化能数据。经比较发现：TATB基PBX中，极高填充量的TATB颗粒的存在会对粘结剂链段的构象运动产生明显的限制作用。     

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...     

粗颗粒TATB制备技术

向高压釜中155℃的三氯三硝基苯(TCTNB)的甲苯溶液液面上通入0．25MPa无水氨气，持续搅拌一定时间后合成出粗颗粒TATB(DTATB)。考察反应温度、时间、氨气流量、原材料浓度、搅拌速度对产品颗粒度及质量的影响，结果表明这些因素均以综合效应影响到最终产品。考察原材料纯度对产品质量的影响表明：甲苯和TCTNB纯度不仅影响产品纯度，而且对产物的产率、粒度、物化性质均有不同程度影响。采用分析纯甲苯和较高纯度TCTNB时，产品质量和产率都较好且产品表观颜色浅；在控制TATB粒度和氯含量方面，工业级甲苯仍然可用。实验中优化了实验室合成百克量级DTATB的工艺参数，并采用间歇法合成DTATB，得到了重复性较好的产品。     

F2314的结晶度及结晶度的增长

用差示扫描量热法（DSC）和调制式DSC（MDSC）研究了氟橡胶F2314的初始结晶度和不同条件老化时结晶度的变化。MDSC结果显示F2314的固有结晶度很小，DSC所测得的结晶是冷结晶和热焙松弛形成的。在80℃短时间等温热处理时结晶生长速度达到最大值，结晶温度约为熔融温度的85％，即0．85Tm；其后，结晶度随时间和温度的增加逐渐上升。结晶度增大受湿气影响大于温度，F2314结晶度上升的主要原因是吸收水分后引起的链降解。不同初始结晶度样品在同样的老化过程中其结晶度增长速率也不一致。     

纳米活化长效高能竹炭

主要内容和技术经济指标：1．提升竹炭的吸附功能，现有竹炭存在明显不足，烧制500℃以上的竹炭比表面积只在150—385m^2／g之间，吸附速度慢、不彻底、竹炭用量大。研究内容：在不损害竹炭天然环保特质的前提下，加大单位竹炭的吸附量，加快吸附速度，从而提升其吸附功能，并且在净化自来水、净化空气、污水处理时，针对不同的物质，吸附功能有不同的侧重。关键技术：选用何种设备、工艺、添加哪些环保材料以达到预期效果？ 2．保持竹炭使用的长效性问题，竹炭在净化空气和水质后，会吸附很多的有害物质。如不及时清除，就会饱和并失去吸附功效，甚至存在二次污染的可能。研究内容：根据竹炭及其吸附的不同物质的物理和化学性质，寻求新型的技术和材料，将竹炭吸附的主要有害物质进行分解，消除潜在污染，延长竹炭的使用寿命，以达到节能降耗的目的，开发长效多功能竹炭制品。关键技术：对竹炭吸附的物质进行分类、分析其反应变化过程，在此基础上采用不同的技术和材料。对竹炭吸附的不同物质分别进行分解和清除。3．项目实施期内预计达到的主要目标：1）对竹炭进行深加工，扩张微孔数，将比表面积提升到800m^2／g以上，吸附功能提升3倍，绝大多数竹炭微孔的直径在1．6nm以上，大于所要吸附物质的分子直径，而深加工的成本则控制在普通竹炭烧制成本的2倍以下；2）完成对竹炭吸附的物质进行科学分类的基础工作，并分析出20余种主要物质的反应变化过程：3）找到能清除（要求80％以上）竹炭内吸附的主要微生物、甲醛、苯、甲苯、氨、氮化物、硫化物、自来水中余氯、农药残留物等有害物质的新型技术和相关材料，竹炭的使用寿命延长4倍，而清除的成本要与竹炭延长使用的时间长短、普通竹炭的烧制成本进行经济效益、市场前景等综合分析比较，使这项技术的运用有相应的社会效益和经济效益，并且产品适销对路。4．在上述研究成果的基础上。解决生产问题，使生产出来的竹炭具有以下效果：1）吸附功能比普通竹炭提升3倍以上；2）能够自动清除80％以上吸附物。     

半导体桥BNCP雷管的研究

我们介绍了使用半导体桥（SCB）起爆BNCP雷管的实验情况。我们分别试验了两种雷管，一种用于国防部（DOD），一种用于能源部（DOE）。这些试验包括：DOD雷管在不同发火条件下的试验；两种装有不同颗粒BNCP炸药的DOD雷管的试验；DOE雷管用－50μF电容放电元件（CDU）发火装置在24V全发火条件下试验。     

基于 EPDM 热解材料的力学性能研究

为研究固体火箭发动机包覆层材料在不同热解程度下的微观结构和力学行为，通过热重分析得到三元乙丙（ EPDM）包覆层的热解温度范围。分别对不同热解温度下的EPDM试件进行力学实验和电镜扫描，并从微观角度分析材料力学行为发生变化的原因。结果表明：在初始热解程度下，材料只是发生了少量的失水和气体的逃逸，其力学行为仍属于粘超弹材料范畴；随着材料热解程度的增加，部分材料基体发生裂解，其力学行为表现为脆性材料特性。     

火工药剂特征感度基本概念

火工药剂感度的一般概念是指药剂在受到外界能量作用时发生激发化学反应的难易程度。外界能量有很多形式：如：机械作用（撞击、摩擦、针刺）、热作用（火焰、加热）、波作用（冲击波、爆轰波）、电作用（电火花、静电）、光作用、粒子作用等，与能量形式相对应，药剂表现出相应的感度。试验表明：外界能量形式不同，引起药剂发生激发化学反应所需能量的大小也不相同，药剂的感度不仅决定于所用材料的化学结构、组成、物理化学性能，还与药剂的物理状态、装药条件有关，感度是大量因数的函数。这涉及到药剂的激发化学反应机理，机理不同，所需Em（能栅，为表征感度的特征量）的大小也不同。     

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。     

TATB基PBX介观结构的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学对四种TATB基PBX的介观结构及其演变过程进行了研究。结果表明:聚合物在单质炸药TATB中形成线形的网状结构,但没有完全包覆TATB;随着聚三氟氯乙烯重复单元在聚合物中含量比例的增加,聚合物在TATB中的扩散变得越来越容易;温度升高也会使更多的聚合物扩散到TATB中。研究发现,温度在400K时,聚合物形成蜂窝状结构,能很好地包覆TATB。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物为基的耐热混合炸药性能

分别制备了以2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)为基,加入氟橡胶F2311、氟橡胶F2603及其两种混合物黏结剂和增塑剂组成的三种耐热混合炸药,进行了耐热性、感度、成型性、爆炸能量和破甲威力性能测试。结果表明,三种以ANPyO为基耐热炸药有良好的耐热性能,可以在200～250℃温度条件下使用;成型性能良好;机械感度比较接近,均低于单质ANPyO,撞击和摩擦感度最小值分别为10%和24%;爆速和破甲性能均高于以PYX基的混合炸药,爆速提高约400m.s-1,破甲深度提高约30mm。     

基于MD方法的多组分PBX粘结剂优选研究

为优选高聚物粘结剂,采用分子动力学方法,对HMX/TATB基含少量氟聚物的3组分PBX炸药进行了模拟研究.构建了具有比较意义的3组分模型,在同样条件下分别对HMX和TATB与氟聚物F2314、F2311、VitonA 和F2614的结合能进行了计算,并且对PBX体系总结合能进行了研究,分别求得了系列超分子体系结合能相对大小排序.结果表明,从粘结效果角度综合考虑,F2311可作为该PBX体系优选粘结剂.     

模压TATB基PBX炸药件晶体取向对膨胀特性的影响

炸药件的膨胀特性对其使用性能有重要影响,研究TATB基PBX炸药件晶体取向与膨胀特性的关系,可为控制TATB晶体的形稳性提供基础支撑。采用线膨胀仪测定了颗粒状、片状及原材料TATB晶体所压制药柱沿不同方向的膨胀特性,采用X射线衍射仪和Rietveld全谱拟合精修的方法测定了TATB基PBX炸药件的晶体取向(F),并研究了TATB晶体取向对膨胀特性的影响。结果表明:TATB基PBX药柱存在各向异性膨胀,轴向的膨胀程度约为径向的2倍,膨胀系数(αCTE)与药柱中晶体的取向满足关系αCTE=(7.08+10.37×F)×10-5K-1,药柱的线膨胀系数随晶体取向增大而增大,而不同形貌的TATB晶体所压药柱的取向不同。因此,通过改变晶体形貌可以控制晶体取向,进而抑制药柱膨胀的各向异性,改善TATB炸药的形稳性。     

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结晶技术研究进展

介绍了TATB结晶技术的研究进展,包括冷却法重结晶和溶剂-非溶剂沉淀技术,所用溶剂主要有二甲亚砜(DMSO)、环丁砜、浓硫酸和强碱性溶剂。重结晶过程中通过控制不同的搅拌速度、降温速率和非溶剂加入速度,重结晶所得产品的形貌和粒径各不相同。同时介绍了TATB在合成过程中的首次结晶情况及重结晶产品的相关性能,讨论了溶剂对其重结晶的影响,并对今后TATB重结晶研究提出了新的思路。     

拉拔单晶铜线材形变织构的研究

采用水平单晶连铸方法制备直径为8mm的单晶铜线材,经拉拔得到直径为7、5、3、1mm的形变铜线材,应用取向分布函数分别对不同形变量单晶铜线材沿线材半径方向的织构组分进行了研究。结果表明:单晶铜在形变过程中,各层主要存在<100>纤维织构组分,取向主要向{100}<001>、{110}<001>聚集;形变单晶铜线材各层织构组分存在一定的差异,主要是由于单晶铜线材在拉拔过程中变形的不均匀性所致;剪切变形是织构组分转变的主要原因。     

非线性等转化率积分法在炸药热分析中的应用

由非定温热分解的动力学积分方程，当反应深度α取相同数值时，通过评价函数推导出非线性等转化率积分（NL-INT）法求解热分解反应表观活化能的数学表达式。根据升温速率分别为5、10、20K&#183;min^-1的热失重分析曲线，用NL—INT法计算了HMX、HMX基PBX、TATB、PETN炸药和F2314、SD-33黏结剂的热分解表观活化能，并分析和讨论了用NL-INT法和Ozawa法的计算结果。研究结果表明，用NL—INT法能克服因近似处理积分式和选择热分解机理函数带来的误差，获得的表观活化能比较准确。