RDX热分解特性及HMX对其热稳定性的影响

利用微热量热实验研究了黑索今(RDX)的热分解特性及奥克托今(HMX)对其热稳定性的影响,运用AKTS分析软件对热分解曲线进行解耦分峰,得到了不受熔融相变影响的热分解曲线和参数,采用Kissinger、Friedman和Ozawa法计算了其热分解活化能。结果表明:RDX是熔融分解型物质,解耦后的RDX熔融峰温为201.07～208.05℃,分解峰温为207.99～232.76℃,活化能为167.70 kJ·mol~(-1),通过Friedman法和Ozawa法计算的活化能变化趋势相同,并得到AKTS软件验证。不同RDX/HMX比例(9/1,8/2,7/3,6/4,5/5)的样品与单质RDX相比,混合样品中RDX的熔融峰温平均降低了8.63,8.32,9.70,8.57,6.50℃,其分解峰温平均改变了1.14,2.01,2.58,3.53,3.47℃;混合样品中RDX活化能为162.32,151.40,149.78,141.14,132.93 kJ·mol~(-1),表明随着HMX比例的增加,RDX活化能降低。     

喷雾干燥法制备亚微米鞣酸铁/硝胺炸药复合微球及其催化性能

为了研究鞣酸铁催化剂对固体推进剂中常见组分热分解性能的影响,采用超声喷雾干燥法制得三种亚微米复合微球(鞣酸铁(Ta-Fe)/六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、鞣酸铁/黑索今(RDX)、鞣酸铁/奥克托今(HMX))。利用扫描电镜(SEM)和粒度分析等方法分别对复合微球的形貌、粒度和组分进行表征。采用差示扫描量热法(DSC)研究复合微球中鞣酸铁对CL-20、RDX、HMX热分解的催化过程及动力学参数的影响。结果表明,鞣酸铁分布均匀,样品均呈球状颗粒,且流散性好,粒度为500~1000 nm;鞣酸铁能有效促进CL-20、RDX、HMX的热分解,使得CL-20、RDX、HMX的热分解峰温分别提前了17.2,8.2,11.5℃,其中鞣酸铁对CL-20的热分解催化效果最佳,Ta-Fe/CL-20复合微球的活化能与原料CL-20相比降低了9.6 kJ·mol……-1。     

Mg(BH4)2对典型硝胺炸药热分解性能的影响

为探索硼氢化镁(Mg(BH₄)₂)对硝胺炸药热稳定性的影响,采用差示扫描量热法(DSC)研究了Mg(BH₄)₂/黑索今(RDX)、Mg(BH₄)₂/奥克托金(HMX)和Mg(BH₄)₂/六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)3种混合物的热分解性能,并采用同步热分析-红外连用技术(TG-FTIR)分析了3种混合物的热分解气相产物。结果表明：Mg(BH₄)₂对3种硝铵炸药的热分解和表观活化能产生了不同的影响,使RDX和CL-20分解放热量分别增加了14.7%和32.1%,HMX的分解放热量减少了45.8%;RDX的表观活化能降低了15.8 kJ·mol^-1,HMX和CL-20的表观活化能分别提高了19.7 kJ·mol^-1和11.5 kJ·mol^-1。Mg(BH₄)₂没...     

化学镀法制备HMX/Cu复合粒子及其热分解特性的研究

采用化学镀法制备了HMX/Cu复合粒子,利用SEM和XRD研究其大小、形貌和物相组成,并通过DSC对其热分解特性进行了分析。研究结果表明： HMX/Cu复合粒子表面负载Cu的粒径约为80 nm,包覆比较均匀;负载的纳米Cu对HMX的固相分解有明显催化作用,前期分解热量百分比值从2.37%增加到97.29%,热分解峰向低温方向移动35.53 ℃,并且热分解放缓;当升温速率为15 ℃/min时 HMX/Cu的热分解变得非常剧烈;与HMX相比,HMX/Cu的表观活化能降低了33.16 kJ/mol;适量O₂存在有利于纳米HMX/Cu的热分解。对纳米Cu的催化机理进行分析,提出了催化剂的“空间分布效应”。     

金属有机配合物Mg（Salen）和Pb（Salen）对 HMX的催化分解作用和机理

开发新型燃烧催化剂对提高推进剂燃烧性能至关重要。成功合成了2种席夫碱金属有机配合物Mg（Salen）和Pb（Salen）,并采用X射线粉末衍射、红外光谱以及扫描电镜对其形貌与结构进行了表征。通过探索其热分解行为以及分解反应动力学函数模型考察了其对HMX热分解行为的影响与分解机理。结果表明,Mg（Salen）和Pb（Salen）的加入显著促进了HMX的热分解行为,但未改变其分解机理。相比于HMX,HMX/Mg（Salen）和HMX/Pb（Salen） 的分解峰温分别降低了3.0 ℃和34.0 ℃,表观活化能分别降低了7.7 kJ·mol^-1和34.4 kJ·mol^-1。通过建立分解反应动力学函数模型,初步揭示了Mg（Salen）和Pb（Salen）对HMX的催化分解机理。     

RDX-AP体系热分解研究及相容性初探

采用差热分析(DTA)法研究了RDX中加入AP后形成RDX—AP混合体系的热分解特性,求算出该体系的热分解动力学参数,并对其相容性进行了初步探讨。结果表明：在RDX中加入AP后体系的分解活化能增大,体系的安定性提高。当AP含量在8％以上,可以使体系的分解峰顶温度较RDX降低约30℃：通过比较RDX．AP体系在不同温度下的分解速率常数可知,在高温时AP使RDX分解速率常数增大,而常温下分解速率常数减小。提出分解速率常数可以作为此类以分解为特征的烟火药剂相容性快速评估的依据。     

介孔碳纳米球/RDX主客体含能复合材料的制备及热分解性能

为探究介孔碳纳米球(MCS)对氧化剂环三亚甲基三硝铵(RDX)热分解性能的影响,通过双模板法制备出粒径约350 nm的MCS,利用主客体化学技术将RDX晶体引入MCS孔内及表面,得到MCS/RDX复合物。采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)对MCS和MCS/RDX复合物的形貌和结构进行表征;通过傅里叶红外变换光谱(FTIR)研究了MCS与RDX之间的界面相互作用;利用差示扫描量热-热重分析(DSC-TG)研究MCS/RDX复合物的热行为,相比纯RDX,MCS/RDX复合物的分解温度降低13℃,放热量增加,表观活化能从234.87 kJ·mol^-1降低到126.48 kJ·mol^-1。采用落锤撞击感度仪和静电火花装置测试所得材料感度。与纯RDX相比,MCS/RDX复合物的撞击感度和静电火花感度明显降低。这些结果表明,MCS对RDX的热分解具有较好的催化性能,并能降低RDX的感度。     

3-硝基-124-三唑-5-酮自催化分解反应特性与热安全性研究

通过动态差示扫描量热实验研究了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）的热行为,得到其热分解反应曲线。利用中断回归法、瑞士方法研究了NTO的自催化热分解反应特性,并通过等温实验进行验证。基于NTO的热分解反应曲线数据,采用Friedman法求得其活化能E_α与ln\[Af(α)\]值随转化率α的变化曲线,并结合热平衡方程计算了其绝热诱导期TMR_a. 结果表明：在升温速率分别为2 ℃/min、5 ℃/min、10 ℃/min、20 ℃/min条件下,NTO的起始分解温度为249.4~ 271.2 ℃, 其分解反应为自催化反应,热履历显著降低了其起始分解温度和峰值温度;在反应不同阶段,NTO具有不同的活化能,其绝热诱导期为8 h和24 h时对应的温度T₈和T₂₄分别为166.1 ℃和152.1 ℃.     

富勒烯乙二胺硝酸盐的制备与表征

采用富勒烯、乙二胺和稀硝酸的反应合成了一种新的含能燃速催化剂——富勒烯乙二胺硝酸盐,并用紫外-可见光谱(UVVis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析和X射线光电子能谱(XPS)进行了表征。用差热分析(DTA)和热重分析(TG)研究了其热分解特性,用热重红外联用(TG-IR)技术追踪其热分解过程。结果表明,富勒烯乙二胺硝酸盐的分子式为(H16C60(H2NCH2CH2NH2·HNO)16),其热分解过程可分为两个阶段:第一阶段是100~250℃温度范围内失重40.8%,硝酸根剧烈分解和部分支链分解,释放出H2O、CO2、CO、N2O和NO2;第二阶段是250~580℃温度范围内失重59.2%,碳笼上残留支链的分解和碳笼分解,释放出CO2,显示富勒烯乙二胺硝酸盐热稳定性良好。     

纳米Cu粉对HMX和RDX热分解的催化作用

采用DSC、PDSC、TG-DTG探讨了纳米金属Cu粉对HMX、RDX热分解的催化作用.结果表明,纳米Cu粉对HMX的固相分解和RDX液相分解的加速作用明显.随着纳米金属Cu粉含量的增加,HMX的固相分解逐渐提前,当HMX与纳米Cu粉的质量比为11时,HMX固相分解的开始温度提前25.5 ℃;常压下纳米金属Cu粉使RDX的液相分解的分解峰温从239.1 ℃提前到220.9 ℃.Cu粉的稀释和分散（或散热）作用使放热焓下降.     

N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷［3′,4′：1,2］［60］富勒烯的合成与性能研究

以N-甲基甘氨酸、间-硝基苯甲醛和C60为原料反应合成得到了N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3′,4′:1,2][60]富勒烯(MNPF),产率为95%(以消耗C60计),经紫外光谱、红外光谱、质谱和核磁共振表征了MNPF结构;利用差热分析仪对MNPF的热稳定性进行了研究,初步探讨了MNPF对HMX的钝感作用;结果表明,产物具有良好热稳定性,对HMX有明显钝感作用,添加1%的MNPF可以使HMX的摩擦感度降低到48%,撞击感度降低到50%。     

HMX与RDX对TEX热安定性能的影响

采用真空安定性试验(VST)、布氏压力计法、5秒爆发点等实验方法对TEX以及TEX分别与HMX、RDX的混合物的热安定性进行了表征，并对其半衰期进行了理论推算，结果表明：TEX具有很好的热安定性能；RDX、HMX对TEX的热安定性能几乎无影响，彼此之间具有良好的相容性。     

硝化石墨烯制备及对高氯酸铵热分解的催化作用

为提高石墨烯在含能材料中的释能和催化效果,采用Hummers法制备氧化石墨,进一步硝化生成硝化石墨烯（NGO）。使用扫描电镜、X射线光电子能谱、有机元素分析仪、傅里叶变换红外光谱分析和热重-非等温量热分析对制备样品进行结构和性能分析,并通过定容燃烧实验测试NGO在含能体系中的燃烧情况。实验结果表明：作为一种新型含能催化剂,所制备的NGO为片层堆叠状,表面有褶皱;在氧化石墨烯部分含氧官能团位点处悬挂硝酸酯基和硝基,氮含量为8%;NGO分解焓约为659 J/g,热分解总失重为47%;在高氯酸铵（AP）中加入5% NGO,AP各分解步骤峰温均提前,且低温分解活化能由112.6 kJ/mol降至99.4 kJ/mol,临界热爆炸温度由431 ℃降至366 ℃;NGO的加入使AP包覆铝体系的反应热值提高约13%,峰压提高约56%.     

二硝基甲烷含能离子盐的合成与性能及其热动力学分析

为寻找能量高、性能优良的含能离子盐,以3为寻找能量高、性能优良的含能离子盐,以345-三氨基-124-三唑、盐酸脒基脲为原料,合成并表征了345-三氨基-124-三唑及N-脒基脲的二硝基甲烷盐。结合实测密度和采用Gaussian 03计算得到的两种新离子盐的生成焓并得到了它们的爆轰性能数据,爆速分别为8 933 m/s、8 035 m/s ,爆压分别是36.6 GPa、28.4 GPa,结果表明这2种盐的爆炸性能与RDX相当。采用TG-DTG及DSC研究了2种盐的热行为和热分解反应动力学,计算了相关的热力学参数,活化熵 (ΔS^≠)、活化焓(ΔH^≠)和活化自由能(ΔG^≠)分别为3.60 J/(mol·K)、125.54 kJ/mol、123.96 kJ/mol.     

集成器件化纳微结构炸药片制备及性能研究

为满足微型爆炸元件中含能材料集成化的需求,以RDX、HMX 为研究对象,采用溶剂/非溶剂重结晶和软模板方法相结合,得到片状的RDX 和HMX 晶形。用扫描电镜(SEM) 分别观察其表面形貌,发现RDX 片有两种结构:六边形RDX 片晶厚度约3 μm,长在20 ~50 μm 范围内;四边形RDX 厚度约1 μm,长在10 ~50 μm 范围内;HMX 片晶为长方形,厚度小于1 μm,长在3 ~10 μm 范围内。对3 种含能片进行撞击感度和热分解性能测试,结果表明:片状含能材料的撞击感度比类球形含能材料高,但分解放热峰值基本不变化。     

纳米级奥克托今的制备及性能研究

研究了使用HLG-50型粉碎机制备纳米奥克托今（HMX）,以及应用纳米激光粒度仪跟踪其粒度分布,并通过扫描电子显微镜（SEM）观察其颗粒大小;采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线衍射（XRD）以及电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）检测其成分,研究其纯度;使用热 重（TG）和差示扫描量热法（DSC）分析其热分解特性;同时表征了纳米HMX的摩擦感度、撞击感度和冲击波感度。结果表明,制备获得的纳米HMX产品其颗粒粒径大部分在100nm以下,并且引入的杂质极少;纳米HMX的热分解峰温度较原料HMX稍有提前,其摩擦感度与原料相比有较大幅度下降,撞击感度和冲击波感度分别降低132.6%和60.0%,安全性能明显提高,具有良好的应用前景,并对纳米HMX的降感机理进行了分析。     

粒度对硝胺类炸药烤燃热感度的影响

为了探索硝胺类炸药的粒度对其烤燃热感度的影响,采用喷射细化法和滴加法,分别制备了三种粒度(亚微米、微米、数十微米)的黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、太安(PETN)粉末.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪对样品进行了表征,并按照GJB772A -1997方法608.1在自制的慢烤装置中对其进行了烤燃(c...