不同配比HMX/TATB高聚物粘结炸药的制备及表征

采用溶液-水悬浮工艺制备不同配比的TATB/HMX粘结炸药,并利用扫描电镜、XRD、DSC和撞击感度测试等方法对其进行性能表征.结果表明:当HMX含量为55%时,可以得到形貌较完好的晶体颗粒,HMX含量过高或过低都会对粘结炸药的形貌及粒度产生影响;由XRD得出,包覆前后HMX和TATB的晶型结构没有发生变化,即整个包覆工艺过程没有改变物质的晶型;由DSC分析,制备后的PBX活化能均有所提高,且当HMX含量为55%时制备的高聚物粘结炸药的热安定性有明显提高;通过撞击感度实验,3种PBX全都不发火,表明TATB对HMX有很好的降感作用.制备HMX/TATB高聚物粘结炸药的最佳配比是HMX∶Viton-A∶TATB=55∶5∶40.     

铝粉对酚醛环氧体系固化动力学过程的影响

为了研究金属铝粉末对酚醛环氧树脂体系固化过程的影响,采用非等温DSC法分别对纯树脂、0.5份Al、1份Al体系进行了不同升温速率条件下(3℃/min、5℃/min、10℃/min、15℃/min)的固化动态行为分析.确定了体系为中低温固化体系,反应温度低于65℃,金属铝粉的加入使体系的表观活化能从2 020.64 J/mol降至1 702.99 J/mol,反应级数下降为0.54,特征固化温度提高了近5℃,同温度下的固化度有所下降.     

环氧树脂改性双马来酰亚胺树脂动力学研究

为了研究环氧树脂/二烯丙基双酚A/双酚A双烯丙基醚/双马来酰亚胺(E-51/BBA/BBE/MBMI)复合材料进行了固化反应动力学和固化工艺,采用非等温差示扫描量热(DSC)法求得温度曲线.并通过建立特征温度(T_i:起始固化温度,Tp:固化速率最高温度,T_f:终止固化速率)与升温速度联立方程式,通过外推法可以求得特征温度Ti为158.2℃,Tp为181.2℃,Tf为220.1℃.所以确定该体系的固化工艺为:100℃/1 h→130℃/1 h→160℃/1 h→180℃/2 h→200℃/1 h→220℃/1 h.应用Kissinger法和Ozawa法求得树脂体系的固化动力表观活化能(ΔE),分别得到体系的表观活化能为59.49 k J/mol和62.67 k J/mol,两种方法求得的表观活化能接近,反应体系合理.     

HMX 粒度对 HMX/F2641 冲击波起爆感度的影响研究

目的研究主体炸药 HMX 粒度对 HMX/F2641 冲击波起爆感度的影响. 方法采用小隔板试验测定不同粒度下传爆药 (HMX∶F2641 料比=95∶5) 的冲击波感度,并进行理论分析. 结果给出了不同粒度下传爆药的冲击波感度值,冲击波感度值以 50% 起爆对应的隔板值表示. 结论主体炸药粒度对传爆药的冲击波起爆感度具有显著影响. 在中等密度条件下,传爆药冲击波感度随主体炸药粒度的减小而降低,表明中等密度条件下 HMX/F2641 冲击波感度随主体炸药 HMX 粒度的减小而降低.     

过氧化二异丙苯的热动力学研究

采用同步热分析仪测定在不同升温速率下过氧二异丙苯(DCP)的热流和热失重数据,通过相关模型确定DCP的热动力学参数.热流曲线表明DCP先熔融再分解,熔点为39.5℃,吸热焓为110 J/g,放热峰温为165℃,分解热焓500 J/g;随着升温速率的增加,热分解温度参数出现热延滞,放热峰断面扩大;采用 Borchardt-Daniels方法确定DCP的活化能为140 kJ/mol,反应级数为1.热重曲线表明DCP为一阶段热失重,失重峰峰温为170℃,失重率近90%;随着升温速率的增加,热失重温度参数出现延滞,但失重率降低;采用非模型动力学方法确定DCP在转化率为0.3～0.9之间的表观活化能接近,其均值为102.8 kJ/mol.     

三水合醋酸钠体系蓄放热性能的实验研究

报道了三水合醋酸钠体系蓄放热性能的实验研究。以不同量的九水合硅酸钠为成核剂,并加入不同的抗沉淀剂,克服蓄热材料的过冷和相分离现象。通过对成核剂和抗沉淀剂的筛选,在60℃左右的工作温度下,蓄放热性能稳定。DSC测定该体系的相变热为197.1J/g。     

DNTF/TNT/HMX基熔铸炸药流变性能研究

为了得到流变性能良好并且适用于微型沟槽装药的熔铸炸药配方,选取质量比为60/40的DNTF/TNT作为熔铸载体,HMX作为固相主体炸药,制备了不同配比时的熔铸炸药,并采用Brookfield R/S Plus流变仪对其进行了流变性能测试.对比和分析了固相主体炸药HMX的百分含量、颗粒大小和形貌以及温度对熔铸炸药粘度的影响.结果表明:随着HMX含量的增大和粒径的减小,熔铸悬浮体系的粘度增大;随着温度的升高,熔铸悬浮体系的粘度减小;在温度为85~90℃,适当的搅拌条件下,2μm超细主体炸药HMX的含量在40%~50%时,该熔铸配方具有良好的微型沟槽装药工艺性能.     

EP/DDM固化工艺及增韧改性研究

采用差示扫描量热法(DSC),根据Kissinger方程和Flynn-Wall-Ozawa方法,研究固化体系的固化动力学,运用非等温升温速率的方法确定EP/DDM固化体系的最佳固化工艺,选用011N和010N型奇士增韧剂对固化物力学和介电性能进行对比.结果表明:固化反应活化能Ea为52.76k J/mol;运用T-β外推法,确定EP/DDM固化体系的最佳固化工艺为80℃/2 h+125℃/1 h+160℃/1 h,此时固化物的拉伸强度和冲击强度达到最佳分别为65.52 MPa和24.29 k J/m2,分别提高了8.84%和32.52%;介电常数和介电损耗分别为3.11和0.003 2,固化物的绝缘性能较好,确定011N和010N型增韧剂最佳配比分别为16%和14%,此时固化物的冲击强度分别为29.85 k J/m2和26.87 k J/m2,分别提高22.89%、10.62%,实现了增韧改性的效果.     

差示扫描量热法研究环氧端基酚酞聚芳醚酮的固化特性

为了提高环氧树脂的力学性能和耐热性能,制备了环氧端基酚酞聚芳醚酮,并研究其固化反应.由酚酞和4,4,-二氟二苯酮经芳香亲核缩聚反应,制得了含酚氧钾端基的聚芳醚酮低聚物.将其与环氧氯丙烷反应得到环氧值为0.13、数均分子量为1 540的含环氧端基聚芳醚酮.利用差示扫描量热法研究了以4,4＇-二氨基二苯醚为固化剂制备的环氧封端酚酞聚芳醚酮的固化反应和反应动力学特征.结果表明,固化反应为复杂反应,反应过程中体系放热,反应放热峰的起始温度和峰顶温度随着升温速率的增加而升高;该环氧体系的最低固化反应温度和固化反应峰顶温度为120.6℃和146.8℃,固化反应表观活化能和固化反应级数分别为68.21 kJ/mol和0.91.     

热重分析法研究煤粉燃烧过程动力学的Arrhenius方程修正式

煤粉的燃烧过程常被作为能量的提供者应用于不同工业,为研究升温速率对煤粉燃烧过程动力学的影响.本文采用热重分析法对20℃/min、25℃/min、30℃/min和35℃/min升温速率下的煤粉燃烧过程进行分析.结果表明:随升温速率的提高,煤粉燃烧过程有明显的热滞后现象.根据煤粉燃烧过程的特点,以反应速率曲线波谷对应的温度点,将着火点到燃尽点的燃烧过程划分为两个阶段,并分别采用界面化学反应模型和内扩散模型来描述相应阶段的动力学过程.由所获得动力学参数可知,不同升温速率下活化能E_(ai)和指前因子Ai的动力学补偿效应可表示为ln A_i=a E_(ai)+b,升温速率β对活化能E_(ai)的影响可表示为E_(ai)=△E_alnβ_i+E_(a0).随将常用的Arrhenius方程ln k_i=-E_(a0)/RT+ln A_0修正为ln k_i=-E_(a0)/RT+△E_a(a-1/RT)lnβ_i+ln A_0来描述升温速率β对煤粉燃烧过程反应速率常数k的影响.而后,采用10℃/min、15℃/min、40℃/min和45℃/min升温速率下的煤粉燃烧试验对Arrhenius方程修正式的外推性进行验证,效果良好.因此,Arrhenius方程修正式不仅能很好地描述升温速率β对煤粉燃烧过程化学反应速率常数k的影响,而且还具有一定的外推性.     

甲苯磺化反应放热及其产物热安全性研究

为获得甲苯磺化工艺过程及其产物的热危险性信息,利用反应量热仪(RCle)对甲苯磺化反应的放热过程进行研究,通过差式扫描量热仪(DSC)研究反应产物的热稳定性。研究表明,甲苯磺化反应是放热反应,反应体系的绝热温升为9.2℃,目标反应失控能达到的体系最高温度(MTSR)为113℃,结合工艺危险评估等级可判断甲苯磺化工艺危险等级为3～4级,可导致冲料甚至二次分解反应,存在爆炸危险。甲苯磺化产物的起始分解温度为218.66℃,热稳定性较好。     

环保型煤自燃阻化剂的阻化特性及机理研究

为了研究环保型煤自燃阻化剂(EFI)对煤炭自燃的阻化特性和机理,采用热重/差热扫描-傅里叶红外光谱(TG/DSC-FTIR)联用技术测试在EFI作用下,煤自燃过程中质量、特征温度、热效应、气体产生量和活化能等参数的变化规律.结果表明:在煤体表面形成液膜从而隔绝氧气、蒸发吸热以及销毁煤氧化过程中的羟基(—OH)和羧基(—COOH)等活性基团是EFI抑制煤自燃的主要机理.添加EFI后的煤样,由于产生更加复杂的结构,加热过程中CO2,H2O和CO的释放与DSC曲线放热峰均出现双峰或三峰,且将原煤的起始放热温度提高20～30℃,脱水脱附吸热量增加4倍.EFI的添加能够促进煤样CO2和H2O的产生而抑制CO的产生,20%添加量的EFI将能够将单位质量煤样的放热量降低4 004J,而且将煤样燃烧的活化能提高60kJ/mol.     

AlF_3·3H_2O非等温热分解动力学

采用 TG-DTG法确定了三水氟化铝的热分解过程分三步进行 ,求得了第一步脱水反应的表观活化能( E)和指前因子 ( A)分别为 4 1 .9k J/mol和 1 0 2 .49s- 1 ;第二步脱水反应的 E为 4 7.5k J/mol,其非等温动力学方程为 -ln( 1 -α) =A· exp( -E/RT)· t;在 3 80℃以上 ,Al F3发生水解反应 ,其 E和非等温动力学方程分别是 80 .4 k J/mol和 [-ln( 1 -α) ]23=A· exp( -E/RT)· t.当第二步脱水反应与水解反应在 3 80～ 550℃同时发生时 ,脱水反应比水解反应更易进行 .     

混合条件对PC/PET共混体系相容性的影响

用哈克流变仪混合附件(SYSTEM40)和示差量热扫描仪(DSC,PE—7)研究了混合时间和混合温度对 PC/PET 共混体系相窑性的影响.研究结果表明:共混体系的相容性随混合时间增加或混合温度提高而变化,物料在270℃下混合时间达60min 时,体系由不相容变为楣容;而在280℃时仅混合40min 体系已完全相容。相容体系的玻璃化转变温度符合 Fox 方程.比较不同 PET 含量的共混体系发现:两组含量越接近达完全相容的时间越短。三元共混体系的相容性总是好于二元共混体系。     

紫胶树脂的热分解过程及动力学研究

紫胶树脂的无氧热分解动力学参数对其加工应用及拓展新的应用领域具有重要的指导作用。通过紫胶树脂在升温速率为5、10、20、40 K/min时,升温终止温度为883 K的热重试验,得出紫胶树脂无氧热分解反应为一步反应,且其热分解反应的起始、终止、最大分解速率温度均随着升温速率的升高而升高;应用Kissinger法和Starink法估算的紫胶树脂无氧热分解反应活化能分别为249.49 k J/mol和260.46 k J/mol,通过FWO法和FRL法的进一步计算,确定其值为(254.52±31)k J·mol-1;通过Malek法确定了紫胶树脂的无氧热分解机理满足J-M-A方程,其机理为随机成核、随后生长,并计算了紫胶树脂无氧热分解反应的n及lg A值的范围,分别在0.069 6~0.075 6和13.38~14.53之间;通过升温速率为5、10、20、40 K/min时,升温终止温度为843 K的差示扫描量热试验,测得紫胶树脂在该升温速率下的粘流转变起始、终止及峰值温度的平均值分别为328.0 K、341.4 K、356.5 K,其4种升温速率下的粘流转变焓变和熵变平均值分别为58.41 J/g和0.17 J/g·K。     

2,4-二硝基氯苯的合成工艺过程热风险性分析

利用快速筛选仪和绝热量热仪测试2,4-二硝基氯苯的热力学参数,并通过动力学软件模拟获得最大反应速率到达时间(TMR_(ad)),利用反应量热仪对2,4-二硝基氯苯合成工艺过程进行量热实验,并通过计算获得绝热温升和失控体系可能达到的最高温度(MTSR),将工艺操作温度(T_p)、技术最高温度(MTT)、反应物料分解温度(T_(D24))以反应失控温度(MTSR),4个数据进行比较,确定风险等级。结果表明:2,4-二硝基氯苯的起始分解温度为300.49℃,分解反应结束温度为418.31℃,放热量为1 431.59 J·g~(-1),分解放热量大,潜在爆炸危险性高;硝化工艺的反应安全风险等级为:T_pMTSRMTTT_(D24),可以确定工艺反应过程的反应安全风险等级为2级,根据风险等级,提出建议措施。     

氨基磺酸催化合成乙酸-β-萘酯

以氨基磺酸为催化剂,用乙酸酐和β-萘酚合成了乙酸β萘酯.最佳条件为:乙酸酐6 mL(0.06 mol),β-萘酚7.2 g(0.05 mol),氨基磺酸1.0 g,反应温度80℃,反应时间30 min,产率达97.8%.反应时间短,催化剂可重复利用4次以上.     

基于热重分析法的生物质变温热解特性实验研究

生物质是一种重要的可再生能源,热解是生物质热转化利用技术的重要方法之一。采用TA-Q500型热重分析仪对松木在10℃/min,15℃/min,20℃/min,25℃/min四个升温速率下的松木热解特性进行实验研究。研究表明其整体反应温度区间为200～400℃。当升温速率从10℃/min增大到25℃/min后,最大反应速率明显增大,最大反应速率对应的温度提高了14℃,产生了热延迟现象,并且热解特征指数增大了3倍左右。利用Kissinger-Akahira-Sunoes (KAS)方法对热解活化能进行无模型拟合计算,松木热解活化能的平均值为216. 58 kJ/mol。根据所求的活化能值,通过Criado主曲线法对松木热解反应的机理函数进行拟合,松木热解机理主要由随机成核和随后生长模型来控制,在高转化率阶段则转为三阶反应控制。     

用活性碳酸钠净化低浓度二氧化硫废气的研究

本文研究了以硅藻土、活性氧化铝为载体的和无载体的活性碳酸钠为吸收剂,净化低浓度SO_2废气.在60～150℃范围内反应方程式:Na_2CO_3(S)+SO_2(g)=Na_2SO_3(S)+CO_2(g)此反应是一级反应,其反应动力学方程是:以硅藻土为载体:1gk=-197.5/T-3.42以活性氧化铝为载体:1gk=-212.5/T-2.40无载体:1gk=-235/T-2.34它们相应的反应活化能依次为:3782、4069和4500J.mol~(-1).还讨论了反应温度、吸收剂粒径以及SO_2浓度对反应速度和碳酸钠转化率的影响,得出了:有载体的活性碳酸钠在工业上净化低浓度SO_2废气中,具有可行性的探讨价值.     

环氧树脂含硅固化剂的固化动力学研究

采用化学合成方法,利用甲苯-2,4-二异氰酸酯、羟基硅油和二乙胺合成了新型的环氧树脂含硅固化剂,使用红外光谱分析初步确定了合成固化剂的分子结构,通过差示扫描量热法(DSC)分析了合成固化剂/环氧树脂固化体系的固化动力学,并对固化制度进行了优化计算.采用分析固化动力学常用的Kissinger等分析方法,对体系表现活化能和反应级数进行了分析.计算结果表明,体系的表观固化活化能为57.07 kJ/mol,反应级数为n=0.9203.外推法得到体系理论凝胶温度Tgel =366.51 K、最大固化速率温度Tcure=386.44 K、后固化温度Ttreat=397.30 K.