Span类表面活性剂对CL-20重结晶的影响

采用溶剂-非溶剂法重结晶CL-20,研究了溶剂-非溶剂体系中表面活性剂对CL-20晶体形貌的影响。用激光粒度仪、光学显微镜、红外光谱仪对重结晶CL-20的颗粒分布、形貌、晶型进行表征。结果表明,表面活性剂的种类、含量对CL-20的晶体形貌的影响较大,在以乙酸乙酯为溶剂、三氯甲烷为非溶剂、温度20℃、非溶剂稀释速度0.2~0.25mL/min、搅拌速度100r/min的转晶体系中,添加Span60使CL-20晶体颗粒生长形状趋近球形,表面光滑,颗粒均匀。     

分子动力学模拟研究温度对ε-CL-20结晶晶体形貌的影响

为了研究温度对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)在乙酸乙酯/三氯甲烷体系中结晶时晶体形貌的影响,采用分子动力学模拟方法,使用修正后附着能模型计算了CL-20晶体能量和晶习,对比了不同温度(293、303、313、323、333K)下CL-20晶体形貌模拟结果与实验结果。结果表明,温度可以显著改变CL-20晶体形貌;随着温度升高,CL-20晶体形貌趋于非球形化,293K下可以获得球形化程度更好的CL-20晶体;温度对不同晶面影响程度不同,(2 0 0)、(0 1 1)、(2 0-1)晶面生长易被温度影响,附着能绝对值较大,晶面生长速率快,在CL-20晶体表面面积占比减小,最终在CL-20晶体中无法保留;当温度为333K时,对(2 0-1)晶面的附着能影响较大,最终使该晶面在CL-20形貌中显露。     

CL-20与HMX结晶体的研究

采用溶剂蒸发法研究了CL-20与MX结晶体的制备。通过偏光显微镜观察了结晶体的形貌:通过DSC测试分析了CL-20与HMX结晶体的热分解性能;结果表明,CL-20与HMX结晶体的形貌和热分解温度明显不同于CL-20和HMX。     

超细HNS的形貌控制及性能

采用溶剂-非溶剂重结晶法和晶形控制技术制备超细HNS,并对晶形控制剂的种类和用量、加料方式等因素在重结晶细化过程中对HNS微晶形貌和粒度的影响进行了分析。结果表明,上述几种因素对超细HNS的形貌、粒径及团聚的影响较大。对于0.40g的HNS原料,采用3mL质量分数0.5%的淀粉分解产物(DT)作为晶形控制剂,针管滴加药液,所得晶体大多为椭球形及球形小颗粒,部分呈规则块状,流散性好,粒径分布在100~400nm且无团聚;采用1.8mL质量分数1%的聚氧乙烯醚类化合物(PT)作为晶形控制剂,针管滴加药液,所得晶体绝大多数为球形小颗粒,粒径分布范围较窄,最小粒径可达50nm。细化后HNS的耐热均匀性略有提高,并且能够被标准黑药柱点燃,其50%发火高度约为12cm。     

ε-CL-20在二元混合溶剂中晶体形貌的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟的方法探究了乙酸乙酯与二溴甲烷组成的二元溶剂在298.15 K,1 atm下对ε-CL-20晶体形貌的影响。通过修正附着能模型(MAE)模型探究了溶剂-晶体相互作用,用分子动力学模拟预测了不同组成的乙酸乙酯/二溴甲烷混合溶剂中ε-CL-20的晶体形貌并与实验获得ε-CL-20的晶体形貌进行了对比。结果表明,实验获得的晶体形貌与模拟结果一致,且晶面粗糙度越大,溶剂-晶体相互作用越强。此外,还通过均方位移(MSD)分析了溶剂分子在不同晶面的扩散系数,探究了溶剂扩散速率对不同晶面的影响,并利用径向分布函数(RDF)分析了溶剂分子与晶体分子间相互作用的组成。     

高聚物黏结ε-HNIW混合炸药的制备及其感度

为改善原料HNIW(CL-20)的结晶品质并降低其机械感度,采用水悬浮工艺对重结晶制备的ε-CL-20进行了包覆.结果表明,原料CL-20呈多晶型,粒径不均,机械感度与PETN相当;在室温条件下,用乙酸乙酯-石油醚对原料CL-20进行重结晶可制备出晶形规整、粒径均匀的高品质ε-CL-20晶粒,撞击感度较原料略有降低;采...     

一种制备CL-20/LLM-116共晶含能材料的新方法

将直流电通过螺线管产生均匀的磁场,在均匀磁场环境下,以六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)、4-氨基-3,5-二硝基吡唑(LLM-116)为原料,在匀强磁场环境中,利用溶剂挥发法制备CL-20/LLM-116共晶炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及差式扫描量热仪(DSC)对实验制备的共晶炸药进行表征,结果表明:共晶炸药为块状黄色晶体,与单一CL-20和LLM-116晶体相比形貌有明显变化。共晶炸药的的熔点为148.38℃,分解温度也较单一组分有一定变化,出现2个热分解峰,分解温度分别为244.22℃和251.53℃。综上所述,磁场环境下的溶剂挥发法是一种可行的制备CL-20/LLM-116共晶含能材料的新方法。     

喷雾干燥法制备ε-CL-20/EPDM复合炸药及其性能表征

以ε-CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)为主体炸药,三元乙丙橡胶(EPDM)为胶粘剂,采用喷雾干燥法制备了ε-CL-20基PBX(聚合物粘接炸药)。研究结果表明:通过喷雾干燥法可使EPDM成功包覆在CL-20晶体表面,制得的包覆产物为ε-CL-20/EPDM复合炸药;与细化CL-20相比,ε-CL-20/EPDM的撞击感度明显降低,包覆样品的特性落高(H50)值从25.12 cm升至41.36 cm,表观活化能由182.58 k J/mol增至230.24 k J/mol,热爆炸临界温度由244.18℃增至245.60℃,说明ε-CL-20/EPDM复合炸药的热稳定性更好。     

重结晶工艺对太安撞击感度的影响

用溶剂-非溶剂法重结晶粗制太安,研究了溶剂-非溶剂体系、重结晶温度、搅拌速度和非溶剂滴加速度4个因素对重结晶太安撞击感度的影响.测定了不同工艺条件下重结晶太安的特性落高,通过金相显微镜和偏光显微镜分析了不同结晶工艺所得太安晶体的形貌及表观缺陷,讨论了重结晶工艺对太安晶体撞击感度的影响.结果表明,以乙酸乙酯为溶剂,三氯甲烷为非溶剂,温度50℃, 非溶剂稀释速度0.05 mL/min,搅拌速度100 r/min条件下制备的重结晶太安的特性落高为14.6 cm,比常用的丙酮-水重结晶太安的撞击感度显著降低.     

二硝酰胺铵的结晶控制研究

通过溶剂—非溶剂重结晶法制备了短棒状的二硝酰胺铵(ADN),采用扫描电镜(SEM)、激光粒度仪分析了加料方式、超声波振荡、晶体生长控制剂等因素在重结晶过程中对ADN晶体形貌和粒度的影响。结果表明:超声波辅助沉积技术可明显改善ADN的晶体形貌和防止晶体团聚;采用无机硝酸盐为晶形控制剂可显著减小ADN晶体的长径比;经晶形控制后,ADN晶体的形貌呈现规则化,表面光滑无棱角,颗粒大小更加均匀、平均粒径为(80±1)μm,粒度分布范围变窄、可控制在33～142μm;按GJB 772A—97测试的摩擦感度由16%降低至4%,撞击感度提高了4.2 J,安全性能明显优于最初样品,吸湿性也得到明显改善。     

溶剂-非溶剂法CL-20/TATB共同结晶降低CL-20感度的实验研究

为了降低高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)的机械感度,以DMSO为溶剂,水、水+离子液体、水+乙酸、水+乙酸+离子液体分别为非溶剂,对CL-20和钝感炸药TATB进行了共同结晶研究。采用溶剂-非溶剂法重结晶,制备得到CL-20/TATB共同结晶晶体,通过红外光谱、扫描电镜、热重-差热分析及撞击感度分析。分析表明,所得晶体为几百纳米到几微米、分散性良好的、多边形或圆形片状晶体,特性落高为26.5~36.5 cm,撞击感度显著降低。     

PBX的制备及包覆工艺研究

以六硝基六氮杂异伍兹烷为主体炸药,用水悬浮法制备了CL-20基压装高聚物黏结炸药(PBX)。通过正交实验优化了制备工艺,并对影响包覆效果的主要因素进行了研究。结果表明,影响包覆效果的因素大小次序为:温度2次加入溶剂的量加料速度搅拌速度;最佳工艺为:实验温度60℃,2次加入溶剂的量与高聚物的质量比4∶1,加料速度0.86 mL/s,搅拌速度650 r/min;包覆后样品撞击感度的特性落高H50比原料CL-20提高了30 cm。     

喷射法细化CL-20的实验与形貌表征

为了研究制备细化CL-20的方法,本文以工业级CL-20为原材料,乙酸乙酯为溶剂,分别以正庚烷和正己烷为非溶剂,通过喷射法制备超细的CL-20,并对制备出的超细CL-20的形貌和晶型进行了分析与表征。结果表明,喷射法可以达到细化效果;选用正庚烷为非溶剂、溶质为4.06 g、温度为40℃时细化效果最好,细化后CL-20的平均粒径约在510 nm左右。实验所得结果可为含能材料的相关研究提供参考。     

CL-20结晶形貌的预测

为研究六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)在真空和溶剂中的晶体形貌和生成机理,基于CL-20的晶胞参数和主要生长面,分别构建了CL-20晶体模型以及晶面和水、甲醇分子的六种吸附模型,用分子动力学模拟计算出溶剂分子与各晶面的吸附能,并据此修正各晶面的附着能,用附着能法对CL-20在真空、水和甲醇中的结晶形貌进行了预测,并与实验结果进行了对比。结果表明,真空中生长基元在晶面的极化程度越高,该面生长越快,且外形为长四棱柱;水和甲醇均会抑制各面的生长,且但程度不同,致使CL-20在水中结晶成扁平的六面体,在甲醇中为四棱柱。     

溶剂挥发法制备CL-20/LLM-105共晶含能材料的研究

为解决CL-20机械感度过高的缺点,采用机械感度较低的含能材料作为配体与CL-20制成共晶可以有效改善CL-20的感度。以六硝基六异戊兹烷(CL-20)与2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)为原料,通过溶剂挥发法制备CL-20/LLM-105共晶材料,利用偏光显微镜, X射线衍射(XRD)及差式扫描量热仪(DSC)对样品进行表征,结果表明:CL-20/LLM-105共晶材料为块状粉红色晶体,与单一CL-20和LLM-105晶体相比形貌有明显变化。实验制得的CL-20/LLM-105共晶材料XRD表明CL-20/LLM-105共晶相比于原料峰值变化较明显。共晶炸药的熔点为176.51℃,分解温度为237.43℃。     

纳米CL-20的制备、表征和粉碎机理研究（英文）

采用双向旋转研磨方法制备了纳米CL-20,用SEM、XRD及激光粒度分析仪测试了其形貌晶型及粒度分布,采用GJB 772A-97方法测试了其机械感度,分析了纳米CL-20的粉碎机理。结果表明,制备的CL-20为粒径100nm的半球形颗粒,且粒度分布较窄。纳米炸药晶型与微米炸药一致,均为ε型。与微米CL-20相比,纳米CL-20的摩擦感度、撞击感度、冲击波感度分别下降25.0%,116.2%和58.1%。     

一种新型CL-20/TKX-50共晶炸药的制备、表征和性能研究

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的感度,通过溶剂-非溶剂法制备了CL-20和1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)共晶炸药;通过Materials Studio 5.0软件分析了CL-20和TKX-50分子的表面静电势,并预测了共晶分子间可能的非共价键作用;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)和拉曼光谱(Raman)对其形貌和结构进行了表征;采用DSC测试了其热性能,并测试了其撞击感度,预测了其爆轰性能。结果表明,制备的CL-20/TKX-50共晶呈扁平的片状形貌;XRD、IR和Raman谱图中出现峰的生成、消失、偏移和强度的改变,证明有新的晶格结构形成;升温速率8℃/min下,CL-20/TKX-50共晶的主要热分解峰温为222.8℃,与CL-20、TKX-50的热分解峰温240.3、234.9℃相比,分别提前了17.5℃和12.1℃,明显区别于具有两个放热过程的CL-20/TKX-50混合物的热分解行为;CL-20/TKX-50共晶炸药的感度显著低于原料CL-20,同时也优于β-HMX,说明其具有良好的安全性能;CL-20/TKX-50共晶的预测爆速和爆压分别为9264m/s和43.8GPa,较CL-20均略微下降,但和β-HMX相比,爆轰性能明显提高。表面静电势能和建模分析均表明,CL-20中—NO2的O与TKX-50中—NH+3的H之间易于形成氢键。     

基于声共振技术的CL-20基共晶材料制备及热解过程研究

为了满足未来火箭、战略/战术导弹及空间飞行器对高能钝感含能材料的应用需求,利用声共振技术制备了3种CL-20基共晶材料-CL-20/2-巯基-1-甲基咪唑、CL-20/4-甲基-5-硝基咪唑及CL-20/己内酰胺共晶体,并采用XRD、SEM、TG-DSC、TG-MS与激光点火试验系统研究这些共晶材料的结构、形貌、热分解与激光点火特性。结果表明,在共振加速度70g、微量溶剂的条件下混合15min可得到前两种共晶材料,混合30min后可得到CL-20/己内酰胺共晶,声共振技术与溶液挥发法制备这些共晶材料所使用的溶剂一致,不需要重新更换/筛选溶剂,而且相对于溶液挥发法,声共振技术溶剂使用量大幅减少,反应时间也更短。SEM结果表明,利用声共振技术制备的共晶材料颗粒大小不一、形状不规则;热分解研究发现3种CL-20共晶的放热峰温相对于CL-20都有所降低,热解过程、热释放量、热解产物与CL-20结合的共晶分子熔融峰温、初始热解温度等特征参数有关,CL-20/4-甲基-5-硝基咪唑共晶材料相对于CL-20热解速率更快,热释放量更大,共晶后热解产物中CO₂和H₂     

水溶剂化效应对CL-20分子结构的影响

CL-20是当前能量水平最高的新型含能材料,然而晶型复杂、感度高的问题使其应用受到限制。为了降低感度并使其转化为单一稳定且能量密度最高的ε晶型结构,常需要采用多种溶剂或反溶剂,进行结晶或共晶处理。除此以外,运输和储运过程中也需要溶剂进行保护。本文针对常见的水溶剂,采用Gaussian 09程序包,运用密度泛函理论,利用B3LYP/6-31g(d)基组,探讨水溶剂化效应对CL-20分子结构中的键长、键角、二面角、原子的自然电荷以及分子轨道的影响规律。     

CL-20含量及其粒度级配对NEPE推进剂燃烧性能的影响

采用静态与水下声发射法测试了CL-20含量及其粒度级配对NEPE推进剂燃速与压强指数的影响;采用DSC与TG-IR联用研究了CL-20对NEPE推进剂热分解行为的影响。结果表明,随着CL-20质量分数由42%增至50%,推进剂燃速与压强指数上升,燃烧效率提高,表明CL-20氧化能力高于GAP/硝酸酯含能黏合剂体系;随着CL-20/HMX、CL-20/Al质量比增高,推进剂燃速上升,燃烧效率上升;CL-20对推进剂燃速和压强指数的贡献高于HMX;随着CL-20/AP质量比增高,CL-20/AP混合体系分解产物氧化能力降低,燃烧反应速率降低,燃速降低;CL-20粒度级配对NEPE推进剂燃烧行为影响显著,当CL-20的粒径(d50)在5~50μm时,随着细粒度CL-20含量增高,推进剂燃速与燃速压强指数下降;当体系中存在超细粒度CL-20(d50=500nm)时,推进剂燃速与燃速压强指数随着超细粒度CL-20含量的增加而有所增加,4种粒度CL-20对NEPE推进剂燃速的贡献顺序为:粗粒度>中粒度>超细粒度>细粒度。