对用XPS技术评价塑料粘结炸药造型粉包覆度的几点看法

目前有些文献常用通过PBX造型粉有关元素的XPS峰强度（或峰面积）数据来评估PBX造型粉的包覆度。本文通过对该评估方法的理论简析上及用于评估TATB／氟聚物造型粉包覆度的XPS实验数据分析后，发现用该法评估PBX造型粉包覆度在理论上存在局限性，用此方法得到的TATB／氟聚物造型粉包覆度无法令人信服。     

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.     

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.     

造型粉包覆质量表征及其对机械感度的影响

为了掌握降感机理,降低压装塑料黏结剂炸药(PBX)机械感度,采用XPS、EDX等方法对炸药造型粉的表面包覆质量进行了表征方法研究,通过测试表面元素含量,进行了造型粉表面包覆度计算,并对包覆度对机械感度的影响规律进行了研究分析。结果表明,造型粉表面的包覆度可以半定量地表征造型粉表面的包覆质量,而且还可用于研究同系列配方造型粉的机械感度;包覆度越高,机械感度相应越低,因此通过优化造粒工艺提高包覆度,可降低配方的机械感度。     

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。     

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。     

F2314/AS复合粘结剂与TATB界面作用的相关参数研究

为分析复合粘结剂的组成和配比对高聚物粘结炸药(PBX)界面作用的影响,基于不同理论模型,采用多个参数(参数A、β和有效体积分数φe)评估了氟树脂F2314/丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)复合材料与1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的界面作用。结果表明,F2314/AS复合粘结剂与TATB的界面作用与F2314和AS的相转变有关,随着温度升高呈现较大波动。TATB/F2314和TATB/AS复合材料的界面作用参数β值分别为0.969和0.840。20℃时炸药颗粒的有效体积分数φe和单个颗粒有效体积的相对值B随F2314含量增加而增加。随着F2314含量增加,PBX中TATB炸药颗粒和粘结剂的界面作用增强。     

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。     

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。     

时间-温度-应力等效原理在TATB基PBX拉伸蠕变中的适用性分析

为验证时间-温度-应力原理在TATB基PBX拉伸蠕变中的适用性,实现长期拉伸蠕变变形评估计算,开展了某TATB基PBX恒应力不同温度的常规拉伸蠕变实验和恒温度梯级拉伸蠕变实验,采用陈氏法对梯级加载蠕变曲线进行分解处理,得到恒温度不同应力的拉伸蠕变曲线,基于非线性粘弹性材料的时间-温度-应力等效原理,采用二分法计算程序对各蠕变柔量曲线进行了平移汇集,获得了参考温度和应力（30 ℃、3.0 MPa）下的温度应力耦合蠕变柔量主曲线和考虑温度和应力的Williams-Landel-Ferry方程参数。结果表明在所分析的温度范围（30~50 ℃）和应力范围内（1.0~5.5 MPa）,TATB基PBX的拉伸蠕变行为较好地符合时间-温度-应力等效原理描述,可以利用该原理通过高温度高应力的PBX短期拉伸蠕变实验预测其低温低应力的长期拉伸蠕变变形。     

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。     

亚微米TATB除酸方法比较

分别采用超声波震荡、加热下介质处理、稀碱处理等方法研究亚微米超细TATB夹杂酸的脱除.结果表明,超声波震荡法不利于亚微米TATB晶间酸的去除,有利于防止超细TATB粒子聚集;稀碱处理法能迅速降低细化料液的酸值,但仍不能有效去除晶体间夹杂酸,且处理后超细TATB样品灰分含量高;加热条件下有利于去除亚微米TATB晶间酸,却会造成亚微米TATB粒子团聚;以DMSO/水为介质,在加热条件下处理亚微米超细TATB样品,可控制pH值和粒度在许可范围.     

造型粉致密化成型中的密度演化规律研究(Ⅰ):加载曲线方程的构建

为了评价造型粉的可压性,以便经济高效地确定压制参数,开展了造型粉加载过程中的密度演化规律研究。首先以两种TATB基的PBX-A和PBX-B造型粉为研究对象,基于获得的三种压力下的常温载荷-位移数据,转换获取各自的压力-密度曲线;然后采用粉末冶金中的Kawakita方程和Gerdemann-Jablonski方程来分别构建两种造型粉的加载曲线方程;最后对两种方程的描述精度进行评估,分析其用于描述PBX造型粉压制过程中密度演化规律的适应性。结果表明,Kawakita方程和Gerdemann-Jablonski方程都可以高精度地描述PBX-A和PBX-B造型粉加载过程中的密度演化特性,但相比之下,Gerdemann-Jablonski方程优于Kawakita方程,二者对PBX-A造型粉拟合的平均相对误差为1.23%和1.79%,对PBX-B造型粉拟合的平均相对误差为0.95%和1.57%。Gerdemann-Jablonski方程不仅描述精度比Kawakita方程更高,而且方程参数还能反映出成型过程中的造型粉流动、重排和变形等特征。     

纳米TATB中杂质结构与形成机理（英）

纳米TATB是一种高能钝感炸药,在其制备过程中会产生一些杂质.采用液态13C NMR、X射线光电子能谱和理论模拟方法研究了可能杂质的结构.结果表明,这种杂质是TATB分子的质子化合物,命名为1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基-2,5-环己二烯硫酸氢盐.依据量子化学方法,这种杂质可能的形成机理是在溶解过程中,TATB分子被浓硫酸中的H原子质子化.     

射流引爆TATB的理论研究和数值模拟

引用文献１有关ＴＡＴＢ炸药的状态方程、化学反应率函数、使用二维拉氏质团法程序，数值模拟了射流对ＴＡＴＢ和Ｘ０２（ＴＡＴＢ与ＨＭＸ混合）炸药的引爆特征。给出射流引爆裸ＴＡＴＢ和有２ｍｍ厚钢覆盖板情况的临界引爆判据。还揭示了ＴＡＴＢ和Ｘ０２两种炸药爆轰波传播的特征，前者为非理想传播，后者接近理想传播。     

TATB近太赫兹波段的吸收特性及其密度泛函理论计算

利用太赫兹时域光谱技术对三氨基三硝基苯(TATB)在0.2～2.5 THz频谱范围内的吸收光谱峰值进行了测量。采用密度泛函理论模拟计算了TATB的太赫兹频率特征吸收峰,结果表明,实测值TATB吸收光谱峰值位于1.65,2.22 THz处,计算值分别位于1.2,1.65 THz处。理论结果与实验结果对比发现,TATB在此波段有明显的特征吸收峰,并且理论与实验在某些特征吸收峰一致性好。     

TATB造型颗粒微细结构X射线亚微层析成像

利用X射线亚微层析成像技术无损研究了1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)造型颗粒微细结构特征,获得了TATB造型颗粒的三维结构图,结果显示颗粒内部存在明显的、可定量的孔隙、涡环层、致密表层及高密度杂质等。分析表明,内部孔隙形态与分布受湍流作用模式影响;凝结涡旋环尺寸越小愈呈椭圆形,短长径比趋于0.7,涡耗散趋于稳形耗散;湍流涡扩展是致密表层形成的主要成因;高密度杂质靠近颗粒表面证明颗粒经历强旋转。