离子液体[BMIM][PF_6]对季戊四醇丙烯醛树脂的增塑性能影响

利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF_6])作为季戊四醇丙烯醛树脂(123树脂)的增塑剂,研究了[BMIM][PF_6]含量为0~10%条件下其对123树脂增塑性能的影响。分别采用万能试验机和动态力学分析仪(DMA)研究了[BMIM][PF_6]对123树脂固化物综合力学性能的影响。结果表明,BMIM][PF_6]能提高123树脂预聚体的流动性,效果优于邻苯二甲酸二乙酯(DEP),加入10%的[BMIM][PF_6]能将123树脂预聚体50℃粘度降至185mPa·s。[BMIM][PF_6]含量越多123树脂固化物的断裂延伸率越大、拉伸强度越小,加入10%的[BMIM][PF_6]的123树脂固化物的断裂延伸率和拉伸强度分别为14.2%和38.2MPa。123树脂固化物的玻璃化温度随[BMIM][PF_6]含量增加而降低,韧性随[BMIM][PF_6]含量增加而增加。     

DDI/IPDI固化聚氨酯力学性能及其在PBX炸药中的应用

研究了新型混合固化剂二聚脂肪酸二异氰酸酯(DDI)/异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)固化端羟基聚丁二烯(HTPB)基聚氨酯的力学性能及其在PBX炸药中的应用。结果表明,当混合固化剂中DDI与IPDI的异氰酸酯基(NCO)的摩尔比为1/3时,HTPB基聚氨酯的拉伸强度和延伸率达到最大值(0.427 MPa和579.9%)。当DDI与IPDI的NCO摩尔比为1/1时,聚氨酯的压缩失效载荷最高。DDI/IPDI固化的HTPB基聚氨酯的延伸率是甲苯二异氰酸酯(TDI)固化聚氨酯的2.51倍。DDI/IPDI固化的PBX炸药的压缩率比使用TDI提高57.3%。使用DDI/IPDI时,PBX药片撞击感度试验和药片剪切试验的反应阈值提高了0.25 m以上,PBX的撞击安全性得到改善。     

环氧氯丙烷的N2O5硝化

研究了环氧氯丙烷(ECH)与N₂O₅的绿色硝化反应过程。考察了催化剂种类、反应温度、反应时间、溶剂对制备3-氯-1,2-丙二醇二硝酸酯的硝化过程的影响。结果表明,酸性分子筛催化剂H-ZSM-5具有较好的催化性能,以其为催化剂,CH₂Cl₂为溶剂,反应温度15 ℃,反应时间6 h,N₂O₅与ECH摩尔比1.11.0的优化条件下, ECH的转化率达100%, 3-氯-1,2-丙二醇二硝酸酯的选择性和收率达98.0%。     

改性B炸药的力学性能

为了解添加剂对B炸药力学性能的影响,分别添加2%的热塑性弹性体(VP-401和VP-501)、1%或3%的季戊四醇和丙稀醛缩合的热固树脂/硫酸二乙酯(123树脂/DES)、5%固化系数0.6和0.8的端羟基聚丁二烯/二苯甲烷-4,4'-二异氰酸酯(HTPB/MDI),制备了相应6个改性B炸药配方(B-1、B-2、B-3、B-4、B-5和B-6)。进行了静态压缩试验、巴西试验和分离式霍普金森压杆试验,获得了改性B炸药在静力压缩、间接拉伸和低速冲击作用下的应力-应变曲线。对比分析了改性B炸药的强度和韧性变化。结果表明,与B炸药相比,B-1和B-2的压缩弹性模量分别增加了1.49 GPa和2.28 GPa,压缩强度分别增加了6.7 MPa和6.3 MPa,其压缩弹性和韧性均好于B炸药。应变率500 s-1时,与B炸药相比,B-3和B-4的动态压缩强度分别增加了1.99 MPa和7.61 MPa,而B-5和B-6的动态压缩强度分别降低了8.33 MPa和19.47 MPa。这说明,B-3和B-4的抗低速冲击能力提高,B-5和B-6炸药的抗低速冲击能力降低。     

酸性离子液体催化醛胺缩合反应制备多氮杂环化合物

设计合成了一种新型酸性离子液体1-十二烷基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氢盐[C_3SO_3H Doim]HSO_4,将其用于醛胺缩合反应中,制备含能材料中间体。以四氢-咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二酮,2,5,7,9-四氮杂双环[4.3.0]壬酮-8和六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)的合成为例,研究了离子液体的种类、用量以及反应温度、反应时间等因素对缩合反应的影响。结果表明,新型酸性离子液体[C_3SO_3H D oim]HSO_4催化活性好,可循环利用率高,三种多氮杂环化合物:甘脲、2,5,7,9-四氮杂双环[4.3.0]壬酮-8和HBIW的收率分别高达95%,89%,81%。     

季戊四醇丙烯醛树脂基浇注PBX炸药的老化性能

为了评估季戊四醇丙烯醛树脂-黑索今（RDX）基浇注高聚物黏结炸药（PBX）炸药的老化性能,参照MIL-STD-1751对试件开展了热加速老化试验。采用红外光谱,超景深显微镜以及扫描电镜等表征方法,研究了老化前后浇注PBX炸药试件的微观结构和老化机理。结果显示,季戊四醇丙烯醛树脂基浇注PBX炸药经65 ℃老化260 d仍表现出较好的质量和尺寸稳定性,变化率均低于0.25%,优于MIL-STD-1751评价标准（<1%）;该浇注PBX炸药除颜色变化外,试件表面和断面微细观结构无显著变化,且黑索今（RDX）颗粒和黏结剂界面结合较好,断面以穿晶断裂为主;随老化时间延长,该浇注PBX炸药拉伸和压缩力学性能均显著增强,经65 ℃老化60 d和150 d后压缩破坏强度分别增加了6.42 MPa和13.69 MPa,增幅达8.46%和18.05%,而PBX哑铃经老化90 d和180 d后拉伸破坏强度分别增加了0.78 MPa和1.13 MPa,增幅达6.34%和9.19%;基于原位红外测试方法,分析了力学性能增强的机制,认为季戊四醇丙烯醛树脂老化过程中的后固化行为是引起力学性能增强的主要原因。     

HTPB/TDI粘结体系的固化反应动力学

为了解决工程应用中遇到的固化终点问题,采用等温与非等温差示扫描量热法(DSC法),通过模拟n级反应动力学模型,并根据Kissinger法、Crane法研究了高聚物粘结炸药(PBX)用端羟基聚丁二烯(HTPB)型粘结体系的固化反应动力学。结果表明,HTPB/TDI粘结体系固化反应的表观活化能为54.61kJ·mol~(-1),反应级数为0.87,指前因子为192.80s~(-1),固化反应热Hu为482.87J·g~(-1)。该体系的固化反应过程中存在自催化现象。加入二月桂酸二丁基锡(T12)催化剂后,粘结体系的固化反应速率增大、反应温度降低。拟合出了固化温度与固化时间之间的函数关系,当固化温度取60℃时,求得固化时间约为3.91天,与实际工程应用中的4~6天相符。     

粒径对庚烷液雾爆炸场影响的数值模拟

为了研究液雾索特直径(D_(32))对爆炸参数的影响,以庚烷为对象,控制液雾总浓度不变(80 g·m~(-3)),改变液雾粒径,数值模拟了爆炸容器内庚烷(C_7H_(16))液雾粒径对爆炸参数的影响。结果表明:庚烷液雾场索特直径D_(32)为0~18.1μm时,最大爆炸压力p_(max)随D_(32)增加逐渐减小,最大值为1.01 MPa,最小值为0.9015 MPa。最大爆炸压力上升速率随D_(32)增大整体呈下降趋势,在0处达到最大值0.37571 MPa·ms~(-1),在18.1μm处达到最小值0.18439 MPa·ms~(-1),但在6.81~12μm发生反向突变,在10.1μm处达到极大值0.34217 MPa·ms~(-1),随后恢复下降趋势。液雾的径向火焰传播速度在径向距离15 cm附近突然增加,在16 cm之后剧烈下降。最大火焰速度随液雾场D_(32)不同而变化,D_(32)=10.1,12.9,18.1,6.81,0μm条件下液雾场的最大火焰速度依次降低,最大值为5.714 m·s~(-1),其后依次为1.737,1.36,1.34,1.27 m·s~(-1)。     

离子液体催化甲苯绿色硝化反应研究

合成了1-甲基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氢盐[MIMPS][HSO4]功能化室温离子液体,以[MIMPS][HSO4]作催化剂,质量分数为68%的硝酸为硝化试剂,能够实现甲苯绿色硝化反应。原料n(硝酸)∶n(甲苯)∶n(催化剂)为150∶50∶1,于60℃下反应10 h,一硝化产率为70.4%,选择性100%,p/o值为0.7。反应结束产物与催化体系分层,通过简单的倾析可实现产物的分离,催化剂能够循环使用。     

酸性离子液体存在下甲苯的硝酸硝化(Ⅱ)

为了实现一种环境友好的绿色硝化途径,以1-甲基3-丁磺酸咪唑型离子液体[SO3H(CH2)4mim]X(X-=pTSO-,CF3COO-,BF4-)为溶剂和催化剂,进行了甲苯的硝酸(67%)硝化反应研究。结果表明,[SO3H(CH2)4mim]CF3COO表现出了最好的催化效果,当甲苯与硝酸的摩尔比为1:1,离子液体的用量为底物的5%(摩尔分数),80℃反应22 h,可使甲苯的转化率达到65.1%,一硝基甲苯的收率为40.7%,邻/对为1.24。     

硝酸碳酰肼类含能配合物比热容的研究

用差示扫描量热仪(DSC)测定了一定温度区间硝酸碳酰肼类配合物硝酸碳酰肼锰(Mn(CHZ)3(NO3)2)、硝酸碳酰肼钴(Co(CHZ)3(NO3)2)、硝酸碳酰肼镍(Ni(CHZ)3(NO3)2)和硝酸碳酰肼锌(Zn(CHZ)3(NO3)2)的比热容,利用Origin7.0软件回归出比热容随温度变化的方程式, Ni(CHZ)3(NO3)2和Mn(CHZ)3(NO3)2在一些温度区间为六次函数或二、三次函数,其余大多数符合四次或五次函数,拟合时相关度最小为0.987,标准偏差最大为0.017.除Zn(CHZ)3(NO3)2外,其余三种硝酸碳酰肼盐配合物的比热容有较大变化,出现一个或多个峰值.对它们进行了热重和红外分析,200 ℃时仅Co(CHZ)3(NO3)2失重8.64%,其余两种的热重曲线没有变化;红外图谱显示在不同的温度下同一物质的指纹区不同,故推测样品可能发生了晶形转变而导致比热容变化.     

高氮含量金属掺杂氮原子簇的液氮冷却-激光溅射生成研究

为了研究激光溅射-超声分子束冷却离子源结构对金属掺杂氮原子簇形成的影响,通过增加液氮冷却、缩小脉冲阀喷气孔与激光轰击靶点的距离,对常规离子源进行了改进,并研究了碱金属和第一过渡系金属掺杂的氮原子簇的生成。通过飞行时间质谱发现了锂氮簇LiN_n~+(n=6,8,1 0,1 2,1 4,1 6,18)和Li_2N_n~+(n=8,1 0,12)、钠氮簇NaN_n~+(n=2-27)、钒氮簇VM_n+(n=6,8,9,1 0,1 1,13,15)和V_2N_n~+(n=17,1 9,21)、铬氮簇CrN_n~+(n=2,4,6,8,9,11)和Cr_2N_n~+(n=9,1 0,11)。实验结果表明,改进后的离子源能显著增加生成的金属掺杂氮原子簇的数量,并明显提高产物的含氮质量分数;掺杂金属的种类对所形成原子簇的组成有很大的影响,各类金属掺杂氮原子簇中丰度最高的分别为LiN_8~+、NaN_(12)~+、VN_(11)~+和CrN_8~+。     

高负载量Cu1/Al2O3单原子催化剂的制备及其对AP热分解的影响

为了提高高氯酸铵(AP)的热分解性能,采用蒸发诱导自组装的方法制备了Cu1/Al2O3单原子催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、透射电镜(TEM)、X射线吸收光谱(XAS)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂形貌和结构进行了表征,并利用差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)研究了其对AP热分解性能的影响.结果表明,活性金属铜以Cu—O键形式稳定在载体表面,呈现均匀的单原子分散状态,Cu负载量高达8.7％质量分数;当Cu1/Al2O3单原子催化剂用量为质量分数5％时,AP的高温分解峰温为319℃,与纯AP相比提前了85℃,催化效果明显优于前驱体Cu(NO3)2·3H2O以及常见的nano-CuO催化剂,表明Cu1/Al2O3单原子催化剂对AP的热分解具有优异的催化作用.     

RuO2-IrO2-SnO2／Ti电极电催化氧化降解苯酚废水

针对火炸药废水中所含苯酚类污染物排放量大、难降解的问题,以RuO_2-IrO_2-SnO_2/Ti为阳极、Ti为阴极,氯化钠为电解质,采用电催化氧化法对模拟含苯酚火炸药废水进行了研究。考察了氯化钠浓度、电流密度、pH值、苯酚废水初始浓度对苯酚去除率等的影响。在苯酚去除率最佳的条件下研究了总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)去除率随时间的变化。采用高效液相色谱法推测了降解苯酚的中间产物及过程。结果表明,在氯化钠浓度为13 g·L~(-1),电流密度为30 mA·cm~(-2),pH值为5,苯酚废水初始浓度为500 mg·L~(-1)的条件下,反应60 min,苯酚去除率可达99.85%。在苯酚去除率最佳的条件下,反应100 min,TOC和COD的去除率分别可达53.55%、59.37%。该电极易于催化ClO~-、·OH等活性基团与苯环发生亲电加成反应生成芳香族化合物,并迅速将其氧化降解为脂肪族化合物及CO_2和H_2O。     

CMC-Pb(N3)2的化合工艺

研究了既能满足导电药混药均匀性要求,又能满足美国军事标准的CMC-Pb(N     

形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5电Fenton法催化降解含酚废水

针对电芬顿(Fenton)降解含酚废水时,铁阳极Fe易溶解从而影响降解效率的问题,采用形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5进行电Fenton降解含酚废水的研究。采用高效液相去谱法推测了Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的中间产物和降解过程。结果表明,FeSO_4·7H_2O投加量0.1 g·L~(-1),H_2O_2投加量2.94 mmol·L~(-1),初始pH值3.5,电压5.0 V,降解时间2 min,苯酚和化学需氧量(COD)去除率分别达94.14%和40.74%。在相同初始pH值、电压和降解时间下,使用铁阳极,苯酚和COD的去除率分别为40.74%和26.41%。相比Fe阳极电Fenton过程,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton过程降解废水时具有H_2O_2投加量少、降解时间短、电解电压低,并且耗酸量少、处理效果好、电极不易溶解的优点。Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的过程是相同的,但在相同降解时间内,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton法降解含酚废水效率较高,这是由于Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电催化反应与Fenton反应形成协同效应,协同降解废水的效率大于单独Fe阳极Fenton反应降解废水的效率。     

硝酸铁对高温高浓度硝酸铵水溶液热稳定性的影响

为研究水和硝酸铁(Fe(NO3)3)对硝酸铵(NH4NO3)的危险性,利用C80微量热仪模拟密闭环境,对浓度为100%、95%、90%的NH4NO3溶液,以及含有1%、2%、3%、4%四种不同Fe(NO3)3杂质含量的95%NH4NO3溶液进行热分析。结果表明:随着NH4NO3浓度的增加,NH4NO3溶液的活化能下降,热分解的难度降低。水抑制了NH4NO3的热分解,提高了其自反应起始温度(Tonset)。95%NH4NO3Tonset为238.89℃,加入Fe(NO3)3之后Tonset下降,Fe(NO3)3含量2%时Tonset为201.13℃,下降了37.76℃,Fe(NO3)3对95%NH4NO3溶液中NH4NO3热分解有"催化作用"。     

苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应

采用循环伏安法研究了苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应行为,通过高效液相色谱(HPLC)、总有机碳(TOC)测定仪、化学需氧量(COD)消解装置研究了该电极降解苯酚的效能。结果表明:苯酚在Ti/Ir O2-Ta2O5电极上的电化学反应主要发生在析氧反应区,而较高浓度苯酚可发生少量的不可逆的直接电化学氧化反应。在支持电解质浓度为5 g·L~(-1)、苯酚初始浓度100 mg·L~(-1)时,可获得较大的氧化峰电流和较高的电荷利用率。在苯酚初始浓度100 mg·L~(-1),电解质浓度5 g·L~(-1),反应时间120min,电流40 m A的适宜操作条件下,苯酚、COD、TOC去除率和平均电流效率(ACE)可分别达82%、49%、39%和24.5%。     

硅基Cu(N3)2@CNTs复合含能薄膜的制备与表征

针对叠氮化铜(Cu(N_3)_2)静电感度高、难以实际应用的问题,设计了一种基于硅基底的内嵌叠氮化铜碳纳米管复合含能薄膜材料。首先,采用改进的两步阳极氧化法在硅基底上制备多孔氧化铝薄膜,然后将其作为模板,先后通过化学气相沉积法和电化学沉积法在氧化铝孔道中制备内嵌铜纳米颗粒的定向碳纳米管(CNTs)阵列,最后利用气固相叠氮化反应制备得到可与微机电系统(MEMS,Micro-electro Mechanical Systems)加工工艺相兼容的硅基Cu(N_3)_2@CNTs复合含能薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的微观形貌、晶体结构和组成成分进行了表征,利用差示扫描量热法(DSC)对复合含能薄膜进行了热分解动力学研究,采用升降法测试了复合含能薄膜的静电感度。研究结果表明:硅基Cu(N_3)_2@CNTs复合含能薄膜的活化能约为230.00 kJ·mol-1,热爆炸临界温度约为193.18℃;复合薄膜的静电感度明显得到改善,50%的发火能量约为4.0 mJ。