微/纳米HMX颗粒级配对PBX性能的影响

为了提升高聚物粘结炸药(PBX)的综合性能,通过颗粒级配的方式,将低感度的微米和纳米奥克托今(HMX)应用到压装型PBX中,采用溶液-水悬浮法制备了4种HMX基PBX造型粉,并压制成药柱。对不同微纳米颗粒级配的JO-1、JO-2、JO-3和JO-4样品(粗颗粒/微米/纳米HMX的质量比分别为100/0/0、60/35/5、60/30/10、60/25/15),观测其表面微观结构,测量组分含量、撞击感度、摩擦感度、热分解特性、抗压性能和爆速等参数,并进行对比分析和讨论。结果表明,当粗颗粒(d_(50)=100μm)/微米(d_(50)=1μm)/纳米(d_(50)=100 nm)HMX的质量比为60/30/10时,所制备的JO-3样品有最好的性能。与单一粗颗粒HMX基PBX的JO-1样品相比,JO-3样品表面更光滑,撞击感度降低了38.3%,摩擦感度降低了22.7%,自发火温度提高了5.17℃,抗压强度提高了46%,爆速提高了55 m·s~(-1),HMX基PBX的综合性能显著提升。     

3，3′-联（1，2，4-噁二唑）-5，5′-二甲醇（BOD）的水解反应机理与合成工艺

通过理论计算的方法探究了3,3′-联（1,2,4-噁二唑）-5,5′-二甲硝酸酯（BOM）的中间体3,3′-联（1,2,4-噁二唑）-5,5′-二甲醇乙酸酯（BODM）水解生成3,3′-联（1,2,4-噁二唑）-5,5′-二甲醇（BOD）的反应机理,采用单因素实验和正交实验优化了合成工艺,并通过单晶检测、X射线衍射（XRD）、红外光谱分析（FTIR）、核磁共振、差示扫描量热法（DSC）等对BOD的结构和性能进行分析测试。结果发现,其反应机理为BODM中的—［O］—中的孤对电子与H₂O中的H形成OH…O氢键,随后—［O］—［C═O］—中的O—C键断裂,H₂O中的H和—OH分别与—［O］—和—［C═O］—成键形成—OH和—COOH基团。并发现BOD的晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞夹角α=90°,β=105.361（7）°,γ=90°,晶胞体积v=774.9（2） ų,密度ρ=1.698 g·cm^-3,其熔点和分解峰温分别为197.18 ℃和278.37 ℃。单因素实验结果表明,随着反应时间和溶剂的增加,BOD的得率先上升后趋于稳定;随着反应温度的增加,BOD的得率先缓慢上升后快速下降;随着BODM与碳酸钾的摩尔比的增加,BOD的得率先上升后下降。此外,通过正交实验优化了工艺条件,结果显示45 ℃下,BODM在碳酸钾的甲醇溶液中水解反应8 h,其中BODM与碳酸钾的摩尔比为15∶1,得率为94%。研究为BOD的放大及规模化生产提供了理论基础与实验参考。     

微/纳米HMX粒度级配对TNT基熔铸炸药性能的影响

为了提高TNT/HMX熔铸炸药的装药质量,将HMX进行微/纳米粒度级配后应用于TNT基熔铸炸药中。分别采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和固体密度排水法研究了HMX微/纳米粒度级配对TNT/HMX(质量比为40∶60)熔铸炸药的微观结构与密度均一性的影响;测试了含不同HMX微/纳米粒度级配的TNT基熔铸炸药的抗压强度、抗拉强度、撞击感度、摩擦感度和爆速。结果表明,与采用单一粗颗粒HMX(d_(50)=100μm)所制备的TNT基熔铸炸药相比,当采用质量分数15%纳米级HMX(d_(50)=100nm)、15%微米级HMX(d_(50)=5μm)、70%粗颗粒HMX(d_(50)=100μm)时,制备的TNT基熔铸炸药药柱内部缺陷少,密度均一性好,抗压强度提高200%,抗拉强度提高128%,撞击感度降低45.5%,摩擦感度降低46%,爆速增加32m/s,表明综合性能得到明显提高。     

5,5'-联四唑-1,1'-二氧铯配合物的晶体结构与加速绝热分解研究

制备了5,5′-联四唑-1,1′-二氧铯配合物([Cs_2(BTO)]_n),以X射线衍射仪测定了单晶结构。结果表明,该晶体属于正交晶系,空间群为Pbca(61),晶体学参数a=1.1452(7)nm,b=1.15566(7)nm,c=1.31827(7)nm,V=17.4476(18)nm~3,z=8,D=3.3036g/cm~3。考察了[Cs_2(BTO)]_n的热稳定性,采用差热-热重分析仪(DTA-TG)、加速绝热量热仪(ARC)测定了其热分解过程,获得了[Cs_2(BTO)]_n非等温条件下的动力学参数及热分解机理和绝热条件下分解的温度、压力、温升速率等随时间的变化曲线以及温升速率,分解压力随温度的变化曲线。修正后绝热分解过程的初始温升速率为30.01℃/min,绝热温升为1242.55℃。体系最高放热温度和最大压力分别为306.1℃和6.45kPa,根据测试数据计算出分解反应动力学参数和反应机理函数:表观活化能(E_a)为429.7kJ/mol,指前因子(A)为5.66×10~(33)s~(-1),反应机理函数为f(α)=3(1-α)~(2/3)。     

5，5′-二硝胺基-3，3′-联-1，2，4-三唑碳酰肼的晶体结构与理论研究

培养了5,5′-二硝胺基-3,3′-联-1,2,4-三唑碳酰肼(CBNT)的单晶,并采用X射线单晶衍射仪测定其结构。结果表明,该晶体属于单斜晶系,空间群为P2(1)/n。晶体学参数为:a=0.486 4(4) nm,b=2.534 2(20) nm,c=0.673 2(5) nm,α=90°,β=100.365(9)°,γ=90°,V=0.816 2(11) nm³,z=2,D=1.776 g/cm³。采用扫描电子显微镜(SEM)研究了CBNT的晶体形貌,其为长棒状。运用密度泛函理论(DFT)B3LYP-311+G**方法研究了CBNT的前线轨道能量和分子表面静电势(ESPs)。     

DPT与红烟硝酸反应制备MNX

1-亚硝基-3,5,7-三硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(MNX)是3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)硝解制备奥克托今(HMX)的中间体。为了研究DPT与发烟硝酸反应生成MNX的机理,在反应中加入甲醛。研究了DPT与红烟硝酸(HNO_3/N_2O_4)反应制备MNX新工艺。考察了硝酸、N_2O_4、NH_4NO_3的加入量和反应温度对反应的影响。通过正交实验确定了最佳的反应条件。用GJB772A-97方法和WJ/T9038.3-2004方法测试了MNX的感度。结果表明,甲醛可以促进DPT与发烟硝酸反应生成MNX,提出了DPT在硝酸中经过氧化还原过程的亚硝解反应机理。在-25℃时,其最优反应条件是N_2O_4与DPT的摩尔比为1∶1,NH_4NO_3与DPT的摩尔比为2.5∶1,MNX的收率为83.5%。MNX撞击感度和静电火花感度低于RDX和HMX,摩擦感度介于黑索今(RDX)和HMX之间。     

甲胺盐酸盐/发烟硝酸体系中DPT硝解-亚硝解反应制备MNX

用CH_3NH_2·HCl代替NH4NO3作为3,7-二硝基-1,3,5,7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)与发烟硝酸反应的添加剂,考察了CH_3NH_2·HCl对生成1-亚硝基-3,5,7-三硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(MNX)的影响。研究了CH_3NH_2·HCl促进DPT与发烟硝酸反应制备MNX的工艺,考察了发烟硝酸和CH_3NH_2·HCl的加入量、反应时间和反应温度对反应的影响。结果表明,通过正交实验确定的最佳反应条件为:n(DPT):n(CH_3NH_2·HCl)=1:2.5,反应时间10 min,反应温度-25℃。在最优反应条件下MNX的收率为78.5%。本方法避免使用NaNO_2溶液和N_2O_4作为亚硝基来源,简化了MNX的制备工艺,且反应废液容易处理,硝酸回收率为75%。CH_3NH_2·HCl对DPT与发烟硝酸反应的促进作用比NH_4NO_3的显著,提出了CH_3NH_2·HCl(或NH_4NO_3)分解成CH_3NH_3(或NH_3)作为Lewis碱催化剂促进DPT与发烟硝酸反应的可能机理,其中涉及到硝酸通过氧化还原反应生成亚硝酸作为亚硝基来源的过程。     

黑索今在乙酸乙酯‐水二元混合溶剂中的溶解特性的模拟（英文）

为了研究黑索今(RDX)在乙酸乙酯?水二元体系中的溶解特性,测定了RDX在298.15～338.15 K温度下的溶解度。分别采用Apelblat方程、CNIBS/R?K模型及Jouyban?Acree方程对实验数据进行拟合。算出了标准溶解焓、标准溶解熵及吉布斯自由能。为了研究溶解机理,采用分子动力学模拟方法计算了RDX在二元混合溶剂中的溶度参数。结果表明,RDX的溶解度随着温度和水含量的升高而增大。经验方程拟合值与实验值基本保持一致。实验所得的溶解度数据,模型参数、热力学性质、溶度参数都为RDX和HMX的回收过程提供了基础数据和模型。     

黑索今在乙酸乙酯‐水二元混合溶剂中的溶解特性的模拟（英）

为了研究黑索今（RDX）在乙酸乙酯?水二元体系中的溶解特性,测定了RDX在298.15~338.15K温度下的溶解度。分别采用Apelblat方程、CNIBS/R?K模型及Jouyban?Acree方程对实验数据进行拟合。算出了标准溶解焓、标准溶解熵及吉布斯自由能。为了研究溶解机理,采用分子动力学模拟方法计算了RDX在二元混合溶剂中的溶度参数。结果表明,RDX的溶解度随着温度和水含量的升高而增大。经验方程拟合值与实验值基本保持一致。实验所得的溶解度数据,模型参数、热力学性质、溶度参数都为 RDX和HMX的回收过程提供了基础数据和模型。     

三硝基间苯三酚中试制备工艺研究

作为间苯三酚（PG）法合成无氯三氨基三硝基苯(TATB)的重要中间体,三硝基间苯三酚（TNPG）的得率、纯度和后处理方式对于后续的烷基化和胺化反应的顺利进行具有重要影响。为了使PG法合成TATB能够实现进一步的工程化推广应用,结合国内外相关研究报道对TNPG的合成工艺进行了千克级的放大和优化。采用单因素控制变量法探究了硝化剂种类、底物浓度比、反应温度、反应时间和后处理对TNPG得率和纯度的影响。结果表明:以硝硫混酸为硝化剂时,较优的工艺条件为底物浓度比m(PG)∶V(浓硫酸)=1∶18、反应温度-5～0 ℃、反应时间120 min,得率92%,具有反应时间快、硫酸消耗量少的优点;对于硝酸铵 硝酸硝化体系,采用一次性连续加酸工艺可以显著提高TNPG的得率,较优的工艺条件为底物浓度比m(PG)∶V(浓硫酸)=1∶20、反应温度－10～5 ℃、反应时间180 min,得率94%,具有控温区间宽、反应条件温和、得率高的优势。说明了这两种硝化剂均具有较高的推广应用价值。热分解温度测试和机械感度测试表明:TNPG的分解放热峰为216.1 ℃;撞击感度和摩擦感度分别为40%和64%。