分形结构NTO晶体的制备及表征

采用在玻璃基片上溶剂挥发结晶的方法制备出了具有分形结构的树枝状3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)晶体,并通过SEM、FHR、XRD、TG-DSC等对这种结构的晶体进行了分析表征.结果表明:这种分形结构的NTO晶体与溶液中重结晶的立方状NTO同属于a晶型,分形结构的NTO晶体呈现了一定的择优取向,且这种分形结构的NTO晶体未对其热性能造成明显的影响.     

类球形NTO的制备及其表征

以水和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为混合溶剂,进行了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的重结晶实验.结果表明,在快速降温和高速搅拌等条件下,可以得到类球形NTO晶粒,粒子表面完整密实无孔隙,粒径200μm左右,重结晶过程平均收率为75%～80%,单批收率可达88.5%.母液冷却,在熔点附近过滤干燥,得到了回收NTO样品,回收率可达88.4%.HPLC分析表明,类球形晶粒的纯度极高,未检出残留溶剂.安全性测试表明,类球形NTO颗粒的撞击感度为0%～10%,而回收NTO颗粒的撞击感度为20%左右.     

喷雾干燥技术细化NTO及其性能

为改善3-硝基^-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的形貌及减小粒径,以丙酮为溶剂,采用喷雾干燥技术制备得到细化NTO产品,研究了入口温度,进气流量,进料速率,前驱液质量浓度对细化NTO形貌及粒径的影响,筛选出最佳的喷雾干燥工艺参数;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和同步热分析仪(TG-DSC)对细化NTO产品的表面形貌、分子结构及热稳定性进行了表征与测试。结果表明,在入口温度为60℃,进气流量为357 L·h^-1,进料速率为3 mL·min^-1,NTO前驱液浓度为16.57 mg·mL^-1时,可获得形貌效果好、晶体结构稳定、粒径分布范围较窄且平均粒径为1.2μm的类球形NTO;与原料相比,细化NTO的热分解表观活化能提升了41.7 kJ·mol^-1,热爆炸临界温度提高了10.4℃,具有更优的热稳定性。     

3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)废酸的循环利用

针对3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)硝化过程中产生大量废酸导致“三废”综合治理成本高的问题,通过向废酸中补加少量工业浓硝酸制成质量分数为70%的硝酸溶液作为硝化剂,硝化1,2,4-三唑-5-酮(TO),循环合成目标化合物NTO。采用红外光谱、核磁共振光谱、元素分析对其进行了结构表征。考察了硝化剂用量、反应时间、反应温度对产品的影响,优化了硝化反应条件,确定硝化的最佳反应条件为: n(TO)n(HNO₃)=16,反应温度60~65 ℃,反应时间1 h,纯度可达99.9%。废酸循环利用10次以上,平均收率82%,硝酸用量减少了67.6%。      

4-氨基-1,2,4-三唑-NTO盐的晶体结构及性能

用X射线单晶衍射法测定了4-氨基-1,2,4-三唑(4-AT)与3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)制得的盐(AT)(NTO)的单晶结构。结果表明:该晶体为单斜晶系,属P21/c空间群,晶体学参数a=7.071(2),b=6.361(3),c=18.792(7);β=96.43(3)°;V=839.9(5)3;Z=4;Dc=1.694 g.cm-3;μ=0.145/mm;F(000)=440。在(AT)(NTO)晶体中,4-AT阳离子上所有的原子和NTO阴离子上所有的原子均在以各自三唑环为基础的一个平面上,两平面夹角为7.6°。由真空安定性(VST)、撞击感度、摩擦感度和静电火花感度试验所得的真空放气量、特性落高、爆炸概率、50%发火电压、50%发火能分别为0.28 mL.g-1(100℃/48 h),124.7 cm,0%,12.841 kV和2.515 J,表明,(AT)(NTO)对热是稳定的,对撞击、摩擦和静电火花是不敏感的。     

NTO·（3，5-DATr）含能离子盐和NTO/IMZ含能共晶的制备、晶体结构及性能

为改善钝感炸药3?硝基?1,2,4?三唑?5?酮(NTO)的酸性,将NTO分别与3,5?二氨基?1,2,4?三唑(3,5?DATr)、咪唑(IMZ)反应,制备得到了NTO·(3,5?DATr)含能离子盐(Ⅰ)和NTO/IMZ含能共晶(Ⅱ)。通过溶剂挥发法培养得到了单晶,利用X?射线单晶衍射仪确定了其晶体结构。晶体Ⅰ属于单斜晶系,空间群为P21/c,Mr=229.19,晶胞参数a=3.5687(7)?,b=17.245(3)?,c=14.655(3)?,β=93.79(3),V=899.9(3)?³,Z=4,D_c=1.692 g·cm^-3;晶体Ⅱ属于正交晶系,空间群为Pbcn,Mr=207.17,晶胞参数a=16.9398(16)?,b=5.6802(5)?,c=17.9111(19)?,V=1723.4(3)?³,Z=4,D_c=1.597 g·cm^-3。采用差示扫描量热法(DSC)和热失重法(TG)研究了其热分解行为,结果表明二者均具有良好的热稳定性。运用Gaussian 09程序对化合物结构进行优化并计算其生成焓,用EXPLO 5软件对二者的爆速和爆压进行了评估(Ⅰ:D=7662.3 m·s^-1,p=21.0 GPa;Ⅱ:D=6490.2 m·s^-1,p=14.6 GPa)。采用BAM方法测试了其机械感度,结果表明,二者均对撞击和摩擦钝感(IS>40 J,FS>360 N)。利用pH计测试了化合物标样的pH值,在0.01 mol·L^-1的标准溶液中NTO,Ⅰ和Ⅱ的pH值分别为2.92(22.8℃),4.10(22.7℃),4.98(22.8℃),表明盐和共晶的形成在一定程度上改善了NTO的酸性。     

NTO晶体生长:从分形结构到立方结构

用扫描电镜研究了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)溶液在玻璃基片上挥发结晶行为,观察到随着NTO溶液的初始浓度升高,其晶体形貌从分形结构转变为立方状结构,并用扩散受限模型(DLA) 解释这一现象.通过傅立叶红外光谱(FTIR)和X射线粉末衍射(XRD)研究表明,分形结构和立方结构的NTO晶体属于同一种晶型,晶体形貌的改变并未造成NTO晶型的转变,仅分形结构的NTO晶体呈现了一定的择优取向,某些晶面出现优势生长.     

［Mg(H2O)6］(NTO)2·2H2O的热分解机理及量子化学研究（英）

用碱式碳酸镁与3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)在水中合成了[Mg(H2O)6](NTO)2·2H2O.用DSC,TG/DTG和IR研究了它的热分解机理.以晶体实验构型为初始值对配合物用6-31 G基组在B3LYP水平下进行量子化学计算.结果表明Mg原子与配位水分子之间的配位键具有共价键性质.NTO环上的成环氮原子都带负电荷,而硝基上(-NO2)的氮原子带有正电荷,说明标题配合物在加热至一定温度时,-NO2将首先离去,这与热分解实验结果一致.     

非均相光Fenton降解-吹脱处理NTO工业洗涤水的研究

为处理工业上洗涤3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）粗品所产生的酸性洗涤水,研究提出非均相光Fenton降解NTO并联合吹脱的处理方法。首先以共沉淀-浸渍法制备催化剂Fe²⁺-Fe₃O₄@AC,而后以氧化体系（UV/Fe²⁺-Fe₃O₄@AC/H₂O₂）降解稀释洗涤水中的NTO（约4 g·L^-1）,考察初始pH、双氧水投加量、催化剂浓度对降解效果的影响及催化剂的稳定性,筛选最佳降解条件。通过控制反应条件、猝灭自由基及EPR自由基捕捉测试推测可能的NTO降解机理。研究最佳条件下降解随后吹脱的过程中稀释洗涤水的化学需氧量（COD）及氨氮（NH₃-N）的变化。结果表明。该体系可高效降解NTO,最佳处理条件为pH为2,、n_H2O2∶n_NTO为5、催化剂浓度1 g·L^-1,150 min后可去除99%的NTO。催化剂稳定性好,5次循环实验后NTO去除率仍可达到82%。吹脱降解后废水的最终COD去除率与NH₃-N去除率均大于99%。反应由·OH与·O₂^-共同作用,其中•OH发挥主要作用。     

军用纯度标准物质NTO的化学法定值研究

为了获得军用纯度标准物质3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO),需要建立该标准物质的化学法定值方法.以甲醇为溶剂,采用甲醇钠溶液作为滴定剂,通过非水滴定法对NTO的定值方法进行研究,选择了最佳条件.结果表明此定值方法能排除杂质的干扰,重复27次测量的平均值为99.88%,标准偏差为0.16%.     

超细Zr@NC的微尺度连续流动制备与性能表征

为了实现超细锆(Zr)粉表面包覆改性的制备过程安全,研究了一种在微尺度下连续流动制备核壳结构Zr粉的方法,并构建了一个由微流控单元和喷雾干燥单元组成的连续化微流控系统以验证其可行性.该系统可连续化实现组分的微尺度混合、核壳结构的形成以及样品的后处理.以Zr粉和硝化纤维素(NC)为组分,通过控制NC含量并在微尺度上调节干...     

PVB基高固体含量螺压推进剂力学性能

为了研究聚乙烯醇缩丁醛(PVB)基高固体含量推进剂的力学性能,采用静态力学试验分析了不同黏度PVB、黏度为45 m Pa·s和300 m Pa·s的PVB配合和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)及乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)对PVB基高固体含量推进剂力学性能的影响。采用动态热机械分析(DMA)研究了不同黏度PVB和两种增塑剂对PVB基推进剂动态力学性能影响。结果表明,随着PVB黏度增加,推进剂高温(50℃)拉伸强度增大,常温(20℃)和高温延伸率降低。黏度为45 m Pa·s与300 m Pa·s的PVB以1∶3的质量比配合做粘合剂可使推进剂拉伸力学性能达到含这两种单一黏度PVB的推进剂的中间值。用ATBC替代DBP,推进剂的低(-40℃)、常温延伸率下降33%。含黏度为45 m Pa·s PVB的PVB基推进剂有较强的α-转变。含增塑剂DBP的推进剂有较强的β-转变。     

非 TNT 基高固含量熔铸炸药致密成型工艺研究

为提高炸药的高能量和安全性能,对非 TNT 基高固含量熔铸炸药致密成型工艺进行研究。运用 ANSYS 软件建立熔铸炸药自然冷却温度场,构建装药壳体实体和有限元模型,对装药疵病的产生与防止进行分析。根据“组 分体积形状尺寸匹配准则”,运用振动、抽真空、保温冷却等工艺措施,实现高固含量熔铸炸药高致密成型。研究 结果表明：该工艺使装药内部致密均匀,无气孔、缩孔、裂纹等疵病,可实现高固含量熔铸炸药高致密成型。     

DNAN 基高固含量熔铸炸药力学性能研究

为了解2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基高固含量熔铸炸药(20%DNAN/15%HMX/32.5%NTO/31%Al/1.5% 功能助剂,固含量78.5%)的动态力学性能,对其进行分析。使用万能材料试验机及分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对DNAN 基熔铸炸药样品进行准静态与动态加载,获取炸药样品在准静态加载与动态加载条件 下的应力应变曲线;依据应力应变曲线,标定炸药的Maxwell 模型参数,并通过数值仿真对模型及标定参数进行验 证。验证结果表明：DNAN 基熔铸炸药失效应变低于1.6%,脆性大,随着加载应变率增大,材料失效应力随之增加, 机械响应应变率相关;Maxwell 模型标定参数准确,能较好地反映炸药在不同应变率加载下的力学性能。     

β-环糊精与NTO钡盐复合物纳米线的制备与表征

利用β-环糊精(β-CD)对3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)钡盐的分子识别能力,用溶液法制得β-CD-(NTO)2Ba复合物纳米线材料,用扫描电镜(SEM)、IR、13C-NMR、元素分析仪和原子吸收仪对其形貌及结构进行了表征。IR、13C-NMR、元素分析和原子吸收仪表明,β-环糊精与NTO钡盐形成了1∶1的包结复合物;扫描电镜表明,所得到的纳米线长达数厘米,其直径约48nm。根据实验提出了可能的包结方式。     

偏二甲肼/四氧化二氮火箭发动机尾焰流场特性三维仿真研究

以偏二甲肼/四氧化二氮（UDMH/NTO）火箭发动机为研究对象,采用κ-ε湍流模型,运用PISO算法分别对发动机内流-场和尾焰流场进行三维仿真。采用相同方法计算液氢/液氧（LH2/LOX）火箭发动机尾焰,仿真结果和试验结果吻合得较好,证明了计算模型的正确性与有效性;同时对比分析了UDMH/NTO发动机与LH2/LOX发动机尾焰流场特性。结果表明,两者具有相似的温度和马赫数变化趋势,但是UDMH/NTO发动机尾焰核心区温度相对较低,而LH2/LOX发动机尾焰将更快衰减至亚声速射流。     

SC-CO2辅助高固含量发射药代料挤出加工的流变行为（英）

为了改善高固含量发射药挤出加工时流变性能,采用超临界二氧化碳（SC-CO₂）作为增塑剂辅助高固含量发射药代料醋酸纤维素/碳酸钙（CA/CaCO₃）挤出加工,通过狭缝流变仪和幂律方程研究了CA/CaCO₃和CA/CaCO₃/SC-CO₂溶液的在线流变行为,使用Polyflow软件模拟了CA/CaCO₃/SC-CO₂溶液的分散混合性能。结果表明,温度为50 ℃时,SC-CO₂使CA/CaCO₃溶液的稠度系数降低了26.00%,非牛顿指数增加了16.67%,降低了CA/CaCO₃溶液在挤出过程的粘度和压力;随着加工温度的升高,CA/CaCO₃/SC-CO₂溶液的粘度降低;在低剪切速率下,CA/CaCO₃/SC-CO₂溶液的剪切粘度对温度的敏感性较高;根据模拟结果,温度为50 ℃时,CA/CaCO₃/SC-CO₂溶液经受最大剪切应力的最大概率密度比CA/CaCO₃溶液增加了20.63%,SC-CO₂的注入有利于CA/CaCO₃溶液分散混合性能的提高。     

高固体含量丁羟推进剂性能研究

为进一步提高HTPB推进剂的能量水平,从理论和实验两个方面研究了固体组分含量对HTPB推进剂的能量性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,随固体含量的增加,推进剂理论比冲增加,当固体含量为90%(高氯酸铵37%、黑索今36.6%、铝粉17.4%)时,其理论比冲可达270.62s;高氯酸铵43%、黑索今30%、铝粉17%时,燃速压力指数约为0.34,-40℃时的最大延伸率为48%。当固体含量为88%(高氯酸铵48%、黑索今23%、铝粉17%)时,调节HTPB推进剂配方填料粒度及级配,燃速可从7.0MPa下的7.0mm·s-1提高至10.9mm·s-1,燃速压力指数相当(约为0.4),20℃时的最大延伸率可达74%。