真空安定性判据对几种新型高能量密度化合物的适用性研究

为了研究真空安定性法对新型高能量密度化合物的适用性,采用NBK型“拉瓦”量气测试系统研究了4种新型高能量密度化合物CL-20、ADN、TNAZ、DNTF及典型一代、二代含能材料NC+NG(质量比50∶50)及RDX在恒温条件下的受热全分解过程,计算得到了其全分解放气量分别为653.53~662.38、613.80~619.82、624.04~636.23、601.52~629.82、594.52~617.25、和556.74~569.22 mL/g,真空安定性判据2 mL对应的反应深度都不超过0.4%,所对应的安全系数均大于2.5。通过对典型一代、二代含能材料及新型高能量密度化合物全分解过程的机理函数及动力学参数分析,由时温等效关系推算新型高能量密度化合物在100℃放气量达到判据2 mL的时间分别为7341~8967、2091~2808、438~664和3955~3997 h,所得结果均远大于真空安定性法规定的测试时长48 h。典型一代、二代含能材料NC+NG(质量比50∶50)及RDX在100℃受热分解放气量达到判据2 mL的时间分别为5191~6316 h和111~241 h。通过对比验证,证明几种新型高能量密度化合物可以沿用真空安定性试验2 mL判据。     

RDX和HMX的热分解Ⅱ．动力学参数和动力学补偿效应

用DSC、DTA和TG-DTG技术测定了RDX和HMX热分解的动力学参数。RDX和HMX在不同的分解阶段有不同的动力学参数和机理函数，其分解过程和动力学参数受试验条件、样品状态和试验方法的影响很大，但这些参数之间存在“动力学补偿效应’’和“等动力学点”。     

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。     

RDX和HMX的热分解III.分解机理

简述RDX和HM X热分解的各种机理,其热分解的初始过程是N-N和C-N键断裂的竞争反应,试验条件和样品相态等因素影响竞争过程。用DSC-FT IR联用技术和热裂解原位池/FT IR分析了主要分解气相产物和凝聚相中主要官能团的变化。结果表明,RDX和HM X热分解的主要分解气相产物为N2O,CH2O,CO,CO2,H2O和HCN。RDX的分解气相产物CH2O和H2O红外吸收率的温度关系曲线都产生双峰,RDX基团-NNO2的吸收带1 589 cm-1和1 278 cm-1有两个不同速率的变化过程。用N-N键和C-N键竞争断裂的观点解释了RDX与HM X热分析和产物分析的结果。     

RDX和HMX的热分解Ⅲ.分解机理

简述RDX和HMX热分解的各种机理,其热分解的初始过程是N—N和C—N键断裂的竞争反应,试验条件和样品相态等因素影响竞争过程。用DSC—FTIR联用技术和热裂解原位池／FTIR分析了主要分解气相产物和凝聚相中主要官能团的变化。结果表明,RDX和HMX热分解的主要分解气相产物为N2O,CH2O,CO,CO2,H2O和HCN。RDX的分解气相产物CH2O和H2O红外吸收率的温度关系曲线都产生双峰,RDX基团-NNO2的吸收带1589cm^-1和1278cm^-1有两个不同速率的变化过程。用N—N键和C—N键竞争断裂的观点解释了RDX与HMX热分析和产物分析的结果。     

热红联用研究AP与RDX和HMX混合体系的热分解

用DSC—TG—FTIR（热红）联用研究了RDX／AP，HMx／AP，RDx／HMx和RDX／HMX／AP混合体系的热分解，测定和比较了它们的热分析特征量和分解气相产物。结果表明，AP与RDX和HMX之间存在强烈的相互作用，尤其是与后者的作用更强烈。在AP（不含碳）分解的温度区间，混合体系的分解也出现CO、CO2和CH2O等碳氧化物，说明体系中RDX和HMX分解的部分产物或残渣与AP同时分解。     

RDX和HMX的热分解II.动力学参数和动力学补偿效应

用DSC、DTA和TG-DTG技术测定了RDX和HMX热分解的动力学参数。RDX和HMX在不同的分解阶段有不同的动力学参数和机理函数,其分解过程和动力学参数受试验条件、样品状态和试验方法的影响很大,但这些参数之间存在"动力学补偿效应"和"等动力学点"。     

热红联用研究AP与RDX和HMX混合体系的热分解

用DSC-TG-FTIR(热红)联用研究了RDX/AP,HMX/AP,RDX/HMX和RDX/HMX/AP混合体系的热分解,测定和比较了它们的热分析特征量和分解气相产物.结果表明,AP与RDX和HMX之间存在强烈的相互作用,尤其是与后者的作用更强烈.在AP(不含碳)分解的温度区间,混合体系的分解也出现CO、CO2和CH2O等碳氧化物,说明体系中RDX和HMX分解的部分产物或残渣与AP同时分解.     

DTHL炸药热分解动力学研究及贮存寿命预估

通过NBK型"拉瓦"材料热稳定性测试系统研究了DTHL熔铸含铝混合炸药的全分解过程,得到分解放出气体压力p和放气量VH与时间t的关系曲线,并对其进行了初始热分解动力学分析和贮存寿命预估。结果表明,DTHL熔铸炸药在110~140℃范围内,其初始热分解反应机理函数符合成核和生长(n=2)的Avrami-Erofeyev方程;表观活化能和指前因子分别为Ea=120.29kJ.mol-1,A=109.99s-1。以放气量2mL/g为临界点,用Berthlot方程外推得到DTHL熔铸炸药在25℃和20℃条件下的贮存寿命为18.8年和30.7年。     

结合胶的热分解反应动力学研究

应用TG/DSC技术研究了天然橡胶(NR)和以普通炭黑、碳纳米管(MWNT)分别作为填料制备的结合橡胶。应用FWO(Ozawa-Flynn-Wall)计算了NR、炭黑结合胶及MWNT结合胶的热分解动力学,并利用多元非线性拟合法求得NR、炭黑结合胶及MWNT结合胶的热分解反应机理及机理函数。     

Thermal Decomposition Process of HMX

The thermal decomposition of HMX has been investigated using thermoanalytical techniques and infrared spectroscopic study at both above and below its melting point. The weight loss phenomenon that occurs as the temperature is elevated at a constant heating rate has been clearly separated into four elementary processes which are induction period, sublimation, first order solid phase reaction, and highly exothermic liquid phase reaction by plotting them against the logarithm of the heating rate versus the reciprocal temperature. Hydroxymethyl formamide has been shown to be a major product of the liquid phase decomposition, which suggests that the decomposition of HMX in the liquid phase should be initiated by the N-N bond scission but not by the C-N bond scission.     

杯［4］芳烃的热分解动力学研究

通过热失重分析法（TG）研究了杯［4］芳烃与对叔丁基杯［4］芳烃在氮气氛围下的热稳定性,利用Kissinger方法和Flynn?Wall?Ozawa方法分析计算二者的热解表观活化能,通过Coats?Redfern方法确定了热分解动力学机理与模型,并分别求出了材料主降解阶段的非等温动力学方程。结果表明,Kissinger和Flynn?Wall?Ozawa方法求得的杯［4］芳烃的表观活化能分别为166.64 kJ/mol和175.79 kJ/mol,求得的对叔丁基杯［4］芳烃脱叔丁基过程的表观活化能分别为153.97 kJ/mol和166.81 kJ/mol,其自身苯环热分解过程的表观活化能分别为248.38 kJ/mol和252.92 kJ/mol,两物质的热性能在氮气氛围下都表现得较为稳定,且分解温度对于高分子材料的适应性较强;杯［4］芳烃热分解机理函数为g（α）=［-ln（1-α）］^3/2,反应级数n=3/2,其非等温热分解机理属于随机成核和随后生长反应,对叔丁基杯［4］芳烃脱叔丁基过程的热分解机理函数为g（α）=［-ln（1-α）］^2/3,反应级数n=2/3,其非等温热分解机理属于随机成核和随后增长反应,自身苯环热分解过程的热分解机理函数为g（α）=α²,反应级数n=2,其非等温热分解机理属于一维扩散反应。     

纳米粒子的热分解动力学模型

研究了纳米粒子热分解反应的动力学规律,首次提出了纳米粒子热分解的通用的微分速率方程,导出了纳米粒子热分解通用的动力学微分机理函数;并且用纳米碳酸钙、纳米碳酸锌和纳米氢氧化铜的热分解数据考察了机理函数的适用性.研究结果表明3种纳米粒子热分解过程具有相似的动力学规律和相同的机理函数,其速率方程与纳米粒子瞬时表而积分数的幂成正比,其机型函数为纳米粒子剩余质量分数的2n/3次方.     

聚苯乙烯热分解反应动力学研究

采用热重法对聚苯乙烯(PS进)行了热分解动力学研究。结果表明:PS呈两段热解,主要发生在340~520℃区间,在该范围内,PS在400~444℃达到最大热解速率;随着升温速率的增加,其最大热解速率对应的峰温有所升高,热解起始、终止温度也相应提高,但最终质量分数基本一致,为4.4%~4.8%。采用等转化率法和比较法求解得到PS热解过程的动力学三因子,其活化能为136.76kJ/mol,指前因子lnA为26~28,动力学机理函数的积分形式为。用反应模型对实验数据进行了模拟,模拟准确度很高,标准偏差为0.048。     

Thermal Decomposition of HMX and Mixtures

Thermal decomposition of pure HMX shows DSC endothermic peaks at 210°C from β to γ phase transformation and at 285°C from the HMX melting followed by an instantaneous exothermic decomposition leading to a strong peak at 290°C and a very strong DTG peak at 325°C with a mass loss of 95%. However, the GS-2 mixture shows two DSC exothermic peaks at 225°C and 270°C assigned to nitroguanidine etc. and HMX decomposition. Addition of NH₄ClO⁴ to HMX causes the decomposition to take place before melting and decomposition peak is lowered to 230°C. However in the case of GS-2, a strong effect was observed and the amount of the mixture was to be decreased to obtain a reasonable DSC curve. This shows that the addition of NH₄CIO₄ to HMX increases the decomposition of HMX, however this effect is more pronounced in GS-2 mixture. Even the minimum concentration of NH₄CIO₄ tested (10%) shows strong effect. The addition of NH₄NO₃ to HMX and GS-2 shows DSC exothermic decomposition peaks at 272°C and 245°C, showing a contribution from NH₄NO₃ decomposes near to the decomposition of HMX, it does not show a strong effect on the decomposition of HMX/GS-2 as compared to NH₄ClO₄. Addition of KClO₄, NaClO₄ and KNO₃ don't show any effect in these thermoanalytical studies.     

阻燃POM的热降解动力学研究

采用双螺杆挤出机制备了APP/MC/DPER/novolak阻燃POM材料,对材料进行了TGA测试,采用Flynn-WallOzawa方法、Starink方法两种动力学方法研究了阻燃POM的热降解动力学。由这两种方法计算得到的结果较为吻合,结果表明,阻燃剂的添加使POM材料的热降解活化能先下降后升高,说明阻燃剂先于POM分解并生成耐热性好的残炭。     

阻燃剂四溴苯酐的热分解动力学研究

用热重-差热分析法对阻燃剂四溴苯酐的热分解过程进行了动力学研究.结果表明四溴苯酐的热分解过程分两步进行.采用Dbyle-Ozawa积分法和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法对两步热分解过程分别进行分析,在30种机理函数中进行筛选,得到了四溴苯酐的两步热分解的最概然机理及动力学特性参数.     

溴酸钾非等温热分解过程及热分解动力学研究

为了解溴酸钾(KBrO3)的热性能,利用差热分析(DTA)研究了KBrO3的非等温热分解过程.采用Kissinger法和Ozawa法计算了KBrO3的热力学参数,并与硝酸铵(NH4NO3)的热稳定性进行了对比.结果发现:KBrO3在400℃附近开始熔化,随后发生放热分解,其热分解是分两个阶段进行的,在升温速率为5℃?m...     

Thermal Decomposition of BAMO/HMX Propellants

Thermal decomposition of BAMO [bis(azidomethyl)oxetane/tetrahydrofuran copolymer]/HMX composite propellants was studied by isothermal TGA (thermogravimetric analysis) and DSC (differential scanning calorimetry) in helium atmosphere, which was showing overall two steps first-order kinetics. The effects of cross-link ratio on the accelerated aging of the BAMO/HMX propellants were also measured with infrared spectroscopy and gas chromatography. The accelerated aging was conducted at 347 K for several weeks. BAMO/HMX propellants for a very low cross-link ratio made the cavity between HMX and BAMO binder by N₂, CO₂, and H₂O evolutions during accelerated aging. An exotherm, generated by the decomposition of azide binder, initiated and accelerated the thermal decomposition of HMX. The burning rate of BAMO/HMX propellant was larger than those of BAMO binder and HMX, respectively. However, the propellant could not maintain the combustion at low pressure, at which its burning rate was equal to that of BAMO binder.