TATB/HMX基PBX的水悬浮包覆工艺研究

采用水悬浮包覆技术制备了TATB/HMX基PBX,研究了料液比(TATB/HMX与纯净水的质量比)、温度、真空压力、颗粒的成熟时间、表面活性剂等因素对TATB/HMX基PBX包覆效果的影响。结果表明,当料液比为1∶10时,水对包覆颗粒的打磨作用明显;真空压力为0.045MPa时,60℃可以使乙酸乙酯/水恒沸物不沸腾,且包覆颗粒呈球形;在温度为60℃、真空压力为0.045MPa、搅拌速率为500r/min条件下,控制成熟时间为3min,TATB/HMX基PBX的最大堆积密度为0.8240g/cm3;Span-80/Tween-80(质量比6∶4)复合表面活性剂可明显改善TATB/HMX基PBX的包覆效果。     

工艺温度对F2604/HMX复合粒子包覆效果及撞击感度的影响

为了解工艺温度对PBX炸药性能的影响,采用相分离法将氟橡胶(F2604)包覆在奥克托今(HMX)表面,制备了F2604/HMX复合粒子;通过扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合粒子的微观形貌和元素含量变化进行表征;采用分子动力学模拟不同工艺温度下F2604对HMX包覆效果的影响;采用特性落高法测试了F2604/HMX复合粒子的撞击感度。结果表明,随着温度的升高,样品中的N元素含量先降低后升高,包覆度先升高再降低;当工艺温度为50℃时,复合粒子的表面平滑、规整,N元素含量最低,包覆度为58.25%,包覆效果最好;分子动力学模拟结果表明,50℃时F2604/HMX复合体系结合能最高,为197.24 kJ/mol,形成的F2604/HMX体系最稳定;随着温度的升高,撞击感度特性落高H 50先升高后降低,50℃时样品的特性落高最高,为81.7 cm,与20℃时相比提高了78.8%;50℃时,F2604和HMX之间的相互作用力最强,形成的复合体系稳定性最好,使得包覆和粘结效果增强,从而降低了撞击感度。     

黏结剂对CL-20/FOX-7基PBX性能的影响

为了研究黏结剂对CL-20/FOX-7基PBX性能的影响,分别以Estane、EPDM、ACM、EVA为黏结剂,采用水悬浮法制备了含有不同黏结剂成分的CL-20/FOX-7基高聚物黏结炸药(PBX);采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对样品结构、形貌和热分解特性进行了表征;使用撞击感度测试仪、摩擦感度测试仪和小型烤燃实验装置测试了不同样品的机械感度和烤燃特性。结果表明,以EVA为黏结剂制备的CL-20/FOX-7基PBX造型粉颗粒密实,表面光滑且没有脱粘外漏现象,包覆粘结效果最好;以EVA为黏结剂制备的PBX活化能较细化CL-20提高了87.75 kJ/mol,较FOX-7原料提高了42.52 kJ/mol,说明使用EVA的PBX热稳定性较原料有一定提升;同时该PBX样品特性落高(H 50)较细化CL-20提高25.6 cm,摩擦感度爆炸概率降低52%,较使用Estane、EPDM和ACM的PBX样品机械感度更低;使用EVA的PBX药柱在升温速率为6K/min的慢速烤燃条件下,烤燃反应等级为燃烧,说明该配方能够达到烤燃安全试验要求,安全性能较好。     

HMX/TATB基PBX的感度与表面形态的关系探索

报道了以HMX/TATB基的PBX中,蜡的加入量和加入方式对配方的机械感度如撞击感度、摩擦感度、特性落高有明显的影响,但对配方的热感度如5s爆发点、1000s热爆炸临界温度影响不大。同时结合扫描时局镜（SEM）和光电子能谱（XPS）的测试结果分析了造型粉的表面包覆形态和感度之间的关系。     

Pickering乳液聚合法制备TATB/HMX基复合微球

为了提升HMX的安全及应用性能,采用Pickering乳液聚合法,以固体粒子氧化石墨烯(GO)为稳定剂,分别以聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚苯乙烯(PSt)为黏结剂制备了两种TATB/HMX基复合粒子;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品进行了表征,并测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,制备的TATB/HMX基复合粒子均为表面均匀密实的球形颗粒,所含HMX和TATB的炸药晶型均未改变;与HMX原料相比,复合粒子的表观活化能(E_a)提高,其中TATB/HMX/PVAc/GO复合粒子的E_a提高了44.18kJ/mol, TATB/HMX/PSt/GO的E_a提高了40.5kJ/mol;撞击感度和摩擦感度明显降低,以PVAc为黏结剂更适合复合粒子的制备,其临界撞击能量由5.5J提升至60J,临界摩擦压力由128N提升至324N,说明制备的复合微球的热安全性和机械安全性大大提高。     

喷雾重结晶细化法制备超细HMX及其性能表征

以二甲基亚砜、丙酮、硝酸为溶剂,水、乙醇、氯代烷烃为非溶剂,采用喷雾重结晶细化法制备了超细HMX。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其进行表征,采用差示扫描量热(DSC)法分析了其热性能,并对其撞击感度进行了测试。结果表明,以二甲基亚砜为溶剂、乙醇为非溶剂喷雾细化得到的超细HMX晶体形貌及粒度分布较好,中值粒径为578nm,粒度分布均匀,趋于球形且表面光滑;表观活化能为465.97kJ/mol,比原料HMX降低了22.06kJ/mol,具有良好的热安定性;特性落高从35.65cm升至71.13cm,撞击感度显著降低。     

纳米HMX基PBX的热分解特性

采用溶液-水悬浮法,通过控制水料比、反应温度、搅拌速度等因素制备了纳米HMX基PBX。使用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)同步热分析仪研究了其热分解特性。结果表明,纳米HMX基PBX热分解反应的DTG峰温、活化能和放热量分别为557.5K、270.5kJ/mol和816.3J/g;与微米HMX基PBX相比,纳米HMX基PBX的DTG峰温延后3.7K,活化能提高86.9kJ/mol,放热量增加158J/g。在558.3K以下,纳米HMX基PBX的安定性优于微米HMX基PBX。     

非溶剂制备细化HMX及其性能表征

以二甲基亚砜为溶剂,用喷雾重结晶细化法制备了HMX,研究了非溶剂(水、乙醇、氯代烷烃)的种类、溶剂与非溶剂的体积比以及非溶剂的温度对HMX晶体形貌的影响并分析了其影响机理。采用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描热量法(DSC)对其进行了表征和热分析。测试了细化HMX和原料HMX的撞击感度。结果表明,HMX细化最佳工艺条件是以35℃乙醇为非溶剂,溶剂与非溶剂体积比为1∶40,此时可获得中值粒径为616nm、粒径分布均匀、趋于球形且表面光滑的亚微米HMX;亚微米HMX表观活化能比原料HMX降低了13.75kJ/mol,与原料HMX相比具有更好的热安定性,特性落高从34.05cm升至79.10cm,撞击感度显著降低。     

原位聚合包覆HMX的研究

为探索制备PBX的新方法,利用原位聚合反应,直接在HMX表面包覆一层热塑性高聚物,获得了分别以端羟基聚丁二烯(HTPB),聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(BAMO-THF)3种黏结剂包覆的PBX.通过光学显微镜、显微-红外、光电子能谱(XPS)、元素分析和机械感度测定对包覆效果进行表征.结果表明,HMX表面较均匀地包覆上了一层聚合物,黏结剂的质量分数约为4%～5%,包覆HTPB的HMX机械感度明显下降,而包覆GAP和BAMO-THF的HMX机械感度略有降低.     

HMX颗粒特性对压装PBX苏珊感度的影响

采用苏珊试验测试了HMX基压装PBX炸药在低速撞击下的感度,研究了HMX的晶体品质、颗粒尺寸等对PBX撞击感度的影响。结果表明,HMX晶体品质的提高有利于提升PBX的反应阈值速度;在晶体品质相当的情况下,当HMX颗粒由20μm增大到105μm时,PBX的苏珊撞击响应的阈值速度由47m/s升至59m/s,而撞击响应的程度有一定下降。苏珊试验中存在一个临界撞靶速度(约100m/s),低于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度小于含普通品质HMX的PBX;高于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度则大于含普通品质HMX的PBX。     

Application and properties of nanometric HMX in PBX

A nanometric HMX-based polymer-bonded explosive (PBX) is prepared by using the solution-water slurry technique. The resultant PBX is composed of 94% of HMX, 5% of fluororubber Viton, and 1% of wax. The properties of the nanometric HMX-based PBX, such as sensitivity and compressive performance, are comprehensively researched. The results show significant improvement for the nanometric HMX-based PBX as compared to the micron-sized HMX-based PBX. The friction sensitivity, impact sensitivity, and shock sensitivity of the nanometric HMX-based PBX are obviously lower by 30, 48, and 24%, respectively. Moreover, the compressive strength and strain of the nanometric HMX-based PBX are significantly higher by 273 and 33%, respectively. Thus, both the safety and mechanical resistibility of the PBX will significantly benefit from using nanometric HMX.     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物基PBX的热安全性研究

为了研究2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)基高聚物黏结炸药(PBX)的热安全性,分别以氟橡胶F2311和丁晴橡胶NBR-26为主体设计两种黏结剂体系,采用水悬浮-溶解-蒸馏法制备ANPyO基PBX炸药。利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和热重法(TG)表征不同黏结剂体系PBX的结构和性能,计算了两种黏结剂体系PBX的热分解动力学参数和热爆炸参数,并获得了被400K气氛环绕的半径为1m的球形、无限圆柱形或无限平板状PBX的热感度概率密度函数S(T)与温度T的关系曲线。结果表明,以丁晴橡胶NBR-26为黏结剂体系主体PBX的活化能E为173.19kJ/mol、指前因子ln(A/s-1)为28.58、自加速分解温度TSADT为550.01K、热点火温度Tbe为565.81K、热爆炸临界温度Tbp为625.06K;以氟橡胶F2311为黏结剂体系主体PBX的活化能E为143.78kJ/mol、指前因子ln(A/s-1)为22.89,自加速分解温度TSADT为539.99K,热点火温度Tbe为560.28K,热爆炸临界温度Tbp为615.55K;球形PBX的热安全性稍高于无限圆柱或平板状PBX,以丁晴橡胶NBR-26为黏结剂体系主体PBX的热安全性高于氟橡胶F2311为黏结剂体系主体PBX。     

高品质压装HMX基PBX炸药的冲击波感度

为改善HMX基PBX的安全性能,通过隔板试验研究了高品质HMX的粒度对压装PBX炸药冲击波起爆性能的影响.结果表明·对于相对密度较高(98.5％TMD)的压装HMX基PBX,与普通品质(平均粒径30μm)相比,使用高品质HMX(20 μm)后PBX的冲击波感度下降了7％,当高品质HMX的粒度增至150μm后,其冲击波起...     

非离子表面活性剂乳液合成绿色润滑剂聚油酸醇酯

在非离子表面活性剂存在时合成了聚油酸醇酯,并考察了产品性能的影响因素。结果表明,加入非离子表面活性剂司班-80的反应效果最佳;酯化时所用的醇为异辛醇时,所得的产品性能最好。     

LLM-105/CL-20基高能钝感PBX的制备与性能表征

为满足含能材料高能钝感的要求,以CL-20为主体炸药,LLM-105为钝感剂,采用溶液水悬浮法制备了LLM-105质量分数分别为10%、20%、30%的3种LLM-105/CL-20基PBX。通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(PXRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的形貌、晶体结构和热性能进行表征,并测试其机械感度;采用EXPLO5软件计算了其爆轰参数。结果表明,LLM-105/CL-20基PBX样品呈类球形,颗粒密实,粒径约为500μm;PBX中各组分的晶体结构未发生改变;3种配方的热安定性都较好,且随着钝感剂LLM-105含量的增加,LLM-105/CL-20基PBX的热爆炸临界温度呈递增趋势;与原料CL-20相比,3种LLM-105/CL-20基PBX的特性落高分别提高了25.88、33.68、37.18 cm,摩擦爆炸概率分别下降29%、38%、45%;LLM-105质量分数为10%的LLM-105/CL-20基PBX的特性落高与PBX-9501相当,而LLM-105质量分数为20%和30%的LLM-105/CL-20基PBX分别比PBX-9501高16.6%和25.12%;理论爆速分别高381.76、279.2、82.03 m/s。3种配方LLM-105/CL-20基PBX炸药的爆轰性能明显优于PBX-9501。     

纳米铝粉对硝胺炸药热分解催化性能的影响

采用直流电弧等离子体蒸发法制备了高纯度的纳米铝粉,并用比表面积分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了表征.将纳米铝粉与硝胺炸药HMX和RDX用研磨混合法制成混合粒子,用DSC对单质HMX和RDX炸药以及纳米铝粉/硝胺炸药混合物进行催化特性测试,并对样品的热分解动力学和热力学参数进行了计算和对比.结果表明,加入纳米铝粉后,HMX和RDX在不同升温速率(2、5、10、20 K/min)下的放热峰峰温降低,活化能分别降低15和16 kJ/mol,热力学参数都有明显变化.纳米铝粉对HMX和RDX有明显的热分解催化作用.     

二茂铁类衍生物对HAN/PVA热分解影响研究

为了解决硝酸羟铵/聚乙烯醇(HAN/PVA)的点火和燃烧困难问题,采用热重-差示扫描量热-红外光谱-质谱联用技术研究了HAN/PVA的热分解机理,并通过多重扫描速率的非等温法探索了卡托辛、乙基二茂铁、辛基二茂铁和叔丁基二茂铁等对HAN/PVA热分解性能的影响。结果表明,HAN/PVA的热分解主要发生在457.0~485.2K,失重73.7%,放热量为1312.1J/g,活化能Ea为88.8kJ/mol,在加热过程中固体样品基本转变成气态产物;本研究所用二茂铁类衍生物对HAN/PVA的热分解均具有明显的催化效果,催化作用由强到弱依次为叔丁基二茂铁、辛基二茂铁、卡托辛及乙基二茂铁,分别使HAN/PVA的热分解温度降低了42.9、27.5、17.5和12.3K;含辛基二茂铁、卡托辛和乙基二茂铁样品热分解反应的Ea分别为81.2、90.5和77.7kJ/mol;HAN/PVA/卡托辛样品热分解的Ea虽然最高,但指前因子A提高了2个数量级,反应速率常数大幅增加,催化效果最佳。     

表面活性剂对酚醛泡沫塑料性能的影响研究

采用四种表面活性剂体系，包括硅酮系表面活性剂DC-193、非硅酮系表面活性剂吐温-80、DC-193与吐温-80复配体系，以及JFC复配体系，研究了不同表面活性剂体系对酚醛泡沫性能的影响。研究结果表明：采用DC-193与吐温-80复配体系时，泡沫的综合性能最好。采用SEM观察了泡沫的孔结构，还进一步研究了DC-193与吐温-80。复配体系的用量对泡沫表观密度和吸水率的影响，并简单分析了机理。