超细亚铁氰化铅/高氯酸铵复合粒子的制备及热分解、防团聚性能研究

为提高高氯酸铵（AP）的分解性能,改善AP的团聚问题,采用配位沉淀法合成亚铁氰化铅（Pb₂Fe(CN)₆）,并通过立式搅拌球磨机对其进行粉粹纳米化,分别采用直接研磨法、超声辅助法、溶剂非溶剂法3种不同的方法制备超细Pb₂Fe(CN)₆/AP复合粒子。通过扫描电镜、激光干法粒度仪、X射线衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热对所制备的复合粒子形貌、粒度分布、晶体结构、热分解性能进行表征,并研究了样品的防团聚性能等。结果表明：溶剂非溶剂法合成复合粒子形貌为准球形,粒径约8 μm,分散较为均匀,复合效果较好;AP在纳米Pb₂Fe(CN)₆的催化下,直接研磨法所制备的复合粒子高温分解温度由原来的446.3 ℃降低至390.4 ℃,超声辅助法降低至391.2 ℃, 溶剂非溶剂法降低至379.1 ℃;Pb₂Fe(CN)₆/AP复合粒子较纯AP高温分解活化能降低了14.2%,速率常数提高了28.6倍;Pb₂Fe(CN)₆与AP复合后能有效地阻止AP 的团聚,同时Pb₂Fe(CN)₆/AP 复合粒子相比于同粒径的纯AP松装堆积密度提高了6.16%,振实堆积密度提高了10.4%.     

超细高氯酸铵复合粒子的制备及性能研究

为降低超细高氯酸铵(AP)的机械感度,以纳米石墨粉、普通石墨粉和炭黑为钝感改性剂,采用气流冲击粉碎法对超细AP进行表面改性,制备了超细AP/纳米石墨(AP-1)、超细AP/石墨(AP-2)、超细AP/炭黑(AP-3)复合粒子以及空白超细AP对比样(AP-C)。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、微米粒度仪、X射线粉末衍射仪(XRD)及傅里叶红外光谱仪(FTIR),表征了复合粒子的形貌和结构;用撞击感度仪和摩擦感度仪,测试对比了复合前后超细AP粒子的机械感度;采用差示扫描量热仪(DSC),测试了复合粒子的热分解性能。结果表明,相比于AP-C,AP-1、AP-2和AP-3的撞击感度分别降低了18.2%、21.2%和8.9%,AP-1、AP-2和AP-3的摩擦感度分别降低了12.5%、12.5%和8.3%,10℃·min-1的升温速率下,AP-1、AP-2和AP-3的高温分解峰分别提前了75.4,64.2℃和44.4℃。     

机械研磨制备球形超细CL-20

选用三种不同密度的研磨球,采用物理研磨法制备了球形超细CL-20颗粒,介绍了研磨细化装置的工作原理,分析了研磨球密度和研磨时间对超细CL-20的平均粒度、粒度分布和球形度的影响; 并对球形超细CL-20的性能进行了测试。结果表明,采用低密度球研磨所得超细CL-20呈类球形,机械感度显著降低,热稳定性优于原料CL-20,研磨前后CL-20同为ε-型,晶型保持不变; 高密度研磨球仅对物料细化作用明显,低密度研磨球细化物料的同时对物料圆滑效果良好,所得球形度可达0.9,粒度均匀,分布集中。     

冷却结晶制备毫米级球形黑索今

以环戊酮为溶剂,采用冷却结晶的方式制备出毫米级球形黑索今（RDX）晶体,并对溶液浓度、晶种的添加、结晶温度、降温速率、搅拌速率等工艺参数进行分析,对晶体密度、长短轴比、堆积密度以及机械感度进行了测试。结果表明：所获得的毫米级球形RDX晶体表面光滑、结构密实,晶体密度达到1.813 g/cm³,长短轴比≤1.21,堆积密度1.29 g/cm³;机械感度相比于普通RDX显著降低,摩擦感度从82%降低至62%,撞击感度从80%降低至52%.     

球形化HMX制备及性能研究

对溶剂侵蚀法进行了改进,获得了一种能够制备表面光滑球形HMX晶体颗粒的方法。用光学显微镜、扫描电镜和激光粒度仪表征了球形HMX的粒度和形貌,采用差示扫描量热法(DSC)比较了球形化前后HMX的热性能,用标准容器法和压缩刚度法分别测试了球形化前后HMX晶体的堆积密度和力学性能。研究结果表明,球形化后HMX呈球形度高,表面光滑,该方法不改变原有HMX的颗粒粒径分布,对热性能和机械感度未产生影响,但可将松装堆积密度提高13%以上,力学性能也得到了明显改善。     

应用低温等离子体技术对超细AP粉体表面改性

为了解决超细高氯酸铵(AP)粉体因吸湿而产生团聚的问题,用低温等离子体设备对超细AP粉体进行表面改性处理。运用激光粒度分析仪和扫描电镜(SEM)表征了处理前后超细AP粉体的粒度和形貌。用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和化学法分析了处理前超细AP粉体的组成和纯度。用热重和差示扫描量热法研究了处理前后超细AP和相对应的AP/Al体系的热分解性能。测试了处理前后超细AP的撞击感度、摩擦感度和吸湿性。结果表明,经过低温等离子体技术处理后的超细AP粉体团聚现象明显得到改善,颗粒分布集中,吸湿性下降,纯度和结构组成几乎未发生变化。处理后的超细AP粉体较处理前高温分解峰峰温滞后了8.3℃,低温等离子技术对处理后AP/Al体系热性能影响很小。与处理前超细AP粉体相比,撞击感度和摩擦感度分别降低了7.1%和6%。     

超细高氯酸铵(AP)微观结构对机械感度的影响

采用机械研磨法细化高氯酸铵(AP),采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、撞击和摩擦感度试验方法研究不同状态AP粒子的微观结构和机械感度.结果表明:超细AP样品的机械感度受到多种微纳结构因素的共同影响,多种因素差异使超细AP样品的撞击感度和摩擦感度表现出与某单个因素间不存在必然联系,各因素对撞击感度和摩擦感度的影响程度不同也使各超细AP样品的撞击感度和摩擦感度表现出不一致的顺序;并用热点理论分析了超细AP微观结构对机械感度的影响.     

中性硝基分子几何形状与晶体特性的关联性

含能晶体堆积结构是影响其感度的重要因素之一,通过晶体中分子层间滑移来缓冲外界刺激是降低含能材料感度的重要机制。为了更好地设计低感高能分子, 理解分子的几何形状与其晶体特性的内在关系十分重要。研究以剑桥晶体数据库中的CHNO类中性硝基分子为样本,采用假设检验方法（包括Z检验、t检验和χ²检验）研究了分子的几何形状与其晶体密度、堆积系数及可滑移性之间的关联性。结果表明,在球形、平面和线形分子中,球形分子有最高的晶体密度和堆积系数,但晶体可滑移性较弱;平面度高的平面形分子通过高堆积系数可获得与球形分子相当的晶体密度,同时平面形分子的晶体可滑移性较强,其χ²检验的置信度接近1;线形分子则不如前两者。虽然存在某些高晶体密度和堆积系数的含能晶体不具有可滑移的层状堆积结构,但整体而言,可滑移晶体的晶体密度和堆积系数均比不可滑移晶体大,其Z检验与t检验的置信度均大于0.95,表明通过设计易于发生分子层间滑移的晶体结构来降低其感度与提升晶体密度并不矛盾。平面形分子晶体密度一般较高,与晶体可滑移性强相关,是设计低感高能分子的首选。     

压缩空气式喷雾制备超细球形CL-20

利用压缩空气式喷雾装置制备了超细球形化六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)颗粒,对样品的形貌、颗粒和晶型进行了表征,对其热安定性进行了测试和分析,并对样品的表观活化能和热爆炸临界温度进行了计算。此外,对超细CL-20的机械感度进行测试。结果表明:制备出的CL-20颗粒径为300nm左右,且球形化程度较高,晶型为β型;超细CL-20的热安定性相比原料有所降低,热敏感性更高;超细CL-20的撞击感度较原料明显降低,特性落高由17.8cm提高到33.9cm。     

纳米碳酸锶/高氯酸铵复合粒子的制备及其撞击感度和热分解性能研究

利用超声辅助共沉淀法制备纳米碳酸锶（SrCO₃）,通过溶剂-非溶剂法制备纳米碳酸锶/高氯酸铵（SrCO₃/AP）复合粒子。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪(XRD)分别对纳米SrCO₃的形貌、粒径、晶型和纳米SrCO₃/AP复合粒子的复合效果进行表征。对纯AP和纳米SrCO₃含量分别为2%、4%、6%的SrCO₃/AP复合粒子进行撞击感度测试;采用差示扫描量热仪分别对纯AP、纳米SrCO₃/AP复合粒子和相同比例的纳米SrCO₃与AP的简单混合物进行热分析。通过马弗炉将纳米SrCO₃/AP复合粒子分别在350 ℃和500 ℃下煅烧1 h,对煅烧后的产物作XRD表征,研究纳米SrCO₃的作用机理。结果表明：采用超声辅助共沉淀法制备出的纳米SrCO₃为类球形,粒径在60 nm左右,晶型为斜方晶系;制备出的纳米SrCO₃/AP复合粒子中,微米级的AP表面均匀分布着纳米SrCO₃,纳米SrCO₃的加入会使AP的撞击感度增加;通过两种不同方式添加的纳米SrCO₃均能升高AP的高温分解峰温度,对AP的低温分解没有影响;与纳米SrCO₃和AP的简单混合物相比,纳米SrCO₃/AP复合粒子中AP的高温分解峰值温度升高6.02 ℃,将纳米SrCO₃与AP进行复合后可以提高纳米SrCO₃对AP高温分解的负催化作用。     

喷雾和超声辅助制备超细球形化ε-CL-20

采用喷雾和超声辅助重结晶装置制备了超细球形化六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)颗粒。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)测试表征了样品的形貌、粒径、晶型。用差示扫描量热法(DSC)分析了其热安定性,采用Kissinger公式和Zhang-Hu-Xie-Li热爆炸临界温度计算式,计算了热分解反应的表观活化能和热爆炸临界温度。按GJB772-1997方法测试了其机械感度。结果表明,制备的超细CL-20为粒径400nm左右的球形颗粒,分散性良好,其晶型为ε型。超细CL-20的热安定性较原料有所降低。原料CL-20和超细CL-20的热爆炸临界温度分别为242.85℃和241.64℃,表观活化能分别为156.04kJ·mol~(-1)和165.11kJ·mol~(-1)。与原料CL-20相比,超细CL-20的撞击感度明显降低,特性落高由14.98cm提高到31.95cm,摩擦感度也降低,爆炸概率从100%降低到40%。     

超细HNIW机械感度的研究

采用喷射结晶的方法对HNIW(六硝基六氮杂异伍兹烷或CL-20)进行了细化,细化后HNIW的平均粒径为193.5nm.对超细HNIW的撞击感度及摩擦感度进行了研究.试验结果表明:与粗颗粒HNIW相比,超细HNIW的撞击感度明显降低,50%落高值从7.94cm增大为33.9cm;而摩擦感度变化不大,爆炸概率从74%增加到80%.     

固体推进剂安全性能影响因素的灰色关联分析

采用灰色关联分析方法,从NEPE推进剂的配方组成、结构角度计算了固体推进剂撞击感度、摩擦感度及火焰感度等多项感度的灰色关联度。通过灰色关联度的对比分析,给出了各感度的主要影响因素及影响因素顺序。配方组成研究结果表明增塑比是影响高能固体推进剂摩擦感度、局部热感度的最主要因素,HMX含量是影响冲击波感度、5 s爆发点最主要的因素,固体含量是影响撞击感度、静电火花感度、火焰感度的最主要因素;结构研究结果表明铝粉粒度是影响高能固体推进剂摩擦感度、火焰感度、5 s爆发点的最主要因素;AP粒度是影响局部热感度、静电火花感度最主要的因素;HMX粒度是影响撞击感度的最主要因素。     

纳米级奥克托今的制备及性能研究

研究了使用HLG-50型粉碎机制备纳米奥克托今（HMX）,以及应用纳米激光粒度仪跟踪其粒度分布,并通过扫描电子显微镜（SEM）观察其颗粒大小;采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线衍射（XRD）以及电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）检测其成分,研究其纯度;使用热 重（TG）和差示扫描量热法（DSC）分析其热分解特性;同时表征了纳米HMX的摩擦感度、撞击感度和冲击波感度。结果表明,制备获得的纳米HMX产品其颗粒粒径大部分在100nm以下,并且引入的杂质极少;纳米HMX的热分解峰温度较原料HMX稍有提前,其摩擦感度与原料相比有较大幅度下降,撞击感度和冲击波感度分别降低132.6%和60.0%,安全性能明显提高,具有良好的应用前景,并对纳米HMX的降感机理进行了分析。     

石蜡/Estane5703复合钝感包覆CL-20的研究

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的机械感度,采用水悬浮法,以钝感剂石蜡及高分子聚合物Estane5703为包覆原料包覆CL-20,制备了4种包覆颗粒。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热分析(DSC)、机械感度测试方法表征包覆前后CL-20的晶型、包覆状态、热分解温度、机械感度。结果表明,石蜡与Estane5703可完整包覆CL-20,且包覆后CL-20的ε晶型未发生改变。采用水悬浮法包覆CL-20,当石蜡/Estane5703含量为总体系质量的2%/2%时,CL-20的撞击感度由100%降低至40%,摩擦感度由100%降低至48%;放热峰温提高5.4℃。     

溶剂-反溶剂交替法制备大颗粒圆滑ε-CL-20

将六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的滤液加入到反溶剂中,析出少量的晶体,起到类似"晶种"的作用,二次快加大量反溶剂使析出的晶体沿"晶种生长"以制备大颗粒圆滑ε-CL-20。分析了反溶剂体积和搅拌速率对ε-CL-20形貌和粒度的影响。对结晶后的ε-CL-20性能进行了表征。结果表明,与原料相比,采用这种方法制备出的ε-CL-20的晶体颗粒,具有表面圆滑、无尖锐棱角、高致密、粒度分布窄的特点。ε-CL-20的特性落高H_(50)从25 cm提高到40 cm,摩擦感度从96%降到32%,密度从2.0367 g·cm~(-3)提高到2.0384 g·cm~(-3)。     

铝粉的粒度和形状对闪光剂感度的影响

通过对闪光烟火药剂的感度测试，发现由铝粉配制的闪光烟火药剂对摩擦和冲击比较钝感，而对静电火花和火焰敏感，其感度随着铝粉粒度的减小而增大。非球形铝粉配制的闪光烟火药剂比球形铝粉配制的闪光烟火药剂的感度高。造成这种结果的根本原因是由于铝粉的比表面积不同。     

球形化HMX颗粒的晶体品质与性能

分别采用激光粒度仪、光学显微镜、高效液相色谱、X-射线衍射等方法对球形化处理前后的奥克托今(HMX)颗粒的形貌、化学纯度、晶体缺陷等晶体品质进行了表征,采用TG-DSC和5 s爆发点实验研究了其热性能,测试了其撞击感度、摩擦感度和静电感度.结果表明,球形化HMX颗粒基本为球形,表面光滑,颗粒透光均匀,内外缺陷少,热稳定性提高,颗粒密度分布集中,以HMX为基的浆状炸药的流散性明显改善,机械感度和静电感度变化不明显.