黑索今炸药在超临界二氧化碳中溶解特性的实验研究

用紫外分光光度计测定了温度为303,308,313,323 K,压力为7~20 MPa条件下,黑索今炸药(RDX)在超临界二氧化碳中的溶解度,并建立了波长为255 nm时RDX/乙腈溶液的浓度-吸光度关系。结果表明,在低压条件下(7~15 MPa)黑索今炸药在超临界二氧化碳中的溶解度随着温度的升高略有降低;但随着压力增大,溶解度随温度的升高而增大。对这一实验结果进行了理论分析。从整个测试结果看,RDX在超临界二氧化碳中的溶解度非常低,每克二氧化碳中最多能溶解10-5克量级的RDX。     

奥克托今在超临界二氧化碳中溶解性能研究

结合高压静态法和紫外分光光度法,确定以乙腈为参比溶液,建立了波长为227nm处HMX/乙腈溶液的工作曲线,测定出不同温度(308.15~328.15 K)和不同压力(8~23 MPa)下,HMX单质炸药在超临界二氧化碳流体(SCCO2)中的溶解度曲线。结果发现:在相同温度下,HMX溶解度随着压力的升高而迅速增大,且高温阶段其溶解度的增幅比低温阶段的要大;在相同压力下,存在一个转变压力(Pvert=9 MPa),当小于Pvert时,HMX溶解度随温度增加而降低,当大于Pvert时,其溶解度随温度升高而增大。本实验测定范围内,每克CO2最多可溶解135.727μg HMX。     

超临界状态下TNT-RDX-CO_2三元体系固液平衡研究

用紫外分光光度计测定了303.0 K、308.0 K、323.0 K、338.0 K下,10.0～50.0 MPa范围内TNT和RDX混合物在超临界CO2(SC-CO2)流体中的固液平衡数据。分析了压力、温度、RDX和TNT分子间夹带效应(SE)对TNT/RDX/SC-CO2溶解度的影响。结果表明:TNT和RDX在TNT/RDX/SC-CO2三元体系中的溶解度比在TNT/SC-CO2和RDX/SC-CO2中有提高。TNT和RDX的SE值随压力增大先升后降。SE压力转变点,TNT出现在25～28 MPa区间,RD X出现在13～20 MPa区间。     

超临界水氧化处理TNT炸药废水的研究

采用超临界水氧化技术处理TNT炸药生产废水,结果表明:在选用氧气为氧化剂的条件下,采用超临界水氧化技术可以有效降解TNT炸药废水中的硝基类有机物。反应温度、压力、时间和过氧量是影响TNT废水COD(chemical oxygen demand)去除率的主要因素,其中反应温度的提高对COD去除率的影响最为显著。在反应温度为550℃、压力为24MPa、反应停留时间为120s、过氧量为300%的条件下,COD去除率可以达到99.80%以上。     

有机溶剂在SC-CO2中溶解度的测定方法

应用超临界二氧化碳技术对硝胺炸药进行萃取、细化、微胶囊化具有诸多优势。超临界二氧化碳技术在食品、医药等领域的实际应用过程中,经常涉及有机溶剂的选择。其中最重要的选择依据是有机溶剂在超临界二氧化碳中的溶解度。测试方法有静态法、动态法、差重法、色谱法等。通过对比溶解度测试方法的各自特点,找出适合气体抗溶剂法(GAS)的溶解度测试方法,并得出影响有机溶剂在超临界二氧化碳中的溶解度的因素主要是系统温度、系统压力和有机溶剂的性质。     

乙醇为溶剂制备超细高氯酸铵的GAS研究

在测定CO2-乙醇系统膨胀度和气液平衡计算的基础上,以乙醇为溶剂测试了超临界二氧化碳气体抗溶剂法(gas anti-solvent,GAS)重结晶高氯酸铵(AP)过程中压力、温度、溶液初始浓度及升压速率、静置时间等对产品晶粒大小、晶形的影响规律。试验结果表明:在GAS细化过程中,AP颗粒的平均粒度随温度升高而增大。在25℃时,平均粒度随初始浓度的增大而减小,但在31℃和40℃时,影响趋势相反。升压速率越大,越易得到粒度均匀的小颗粒AP。终点压力越大,平均粒度越小,但终点压力大于9MPa后,影响不再明显。终点压力为6MPa时,静置时间延长,粒度明显增大,且分布较宽;但终点压力达到9MPa时,粒度变化变小,晶形略有改变。综合分析表明,升压操作引起的液相湍动强度和溶剂本身的物化性质是影响样品粒径、晶型的关键性因素。最后,在温度25℃,终点压力9MPa,升压速率35kg.h-1,初始浓度1.0g.(100mL)-1时,得到60nm多面体形状的AP微细颗粒,其边缘不规则,晶体有断裂现象。     

超临界RESS法包覆超细RDX工艺

采用超临界流体RESS法对超细黑索今(RDX)进行了包覆,研究了不同系统温度、溶液浓度、系统压力对包覆后超细RDX造型粉效果的影响,并对其进行撞击感度测试.结果表明,系统温度45℃以上,造型粉颗粒之间氟橡胶粘结在一起,分散性较差;氟橡胶浓度0.4 g/mL以上,其造型粉颗粒尺寸增大;系统压力降低到1 2 MPa以下,颗...     

熔铸炸药加压凝固过程研究

自主设计了熔铸炸药加压凝固过程实验装置,研究了0.6 MPa外加压力条件和常压条件下RDX/TNT 60/40及硝酸钡/微晶蜡60/40凝固过程中不同位置温度变化及冷却速率。常压条件下RDX/TNT 60/40凝固点为77℃,0.6 MPa外加压力条件下凝固点为83℃,加压条件下相转移点温度升高,各测试点冷却速率高于常压条件,整体凝固时间缩短50 min。硝酸钡/微晶蜡60/40凝固过程中没有相变点,0.6 MPa外加压力条件下冷却速率高于常压条件。RDX/TNT 60/40浇注效果表明,加压凝固成型工艺能有效消除熔铸炸药药柱的缩孔缺陷。     

超临界萃取B炸药实验研究

为了回收废旧B炸药中的RDX,采用超临界萃取技术对B炸药进行了处理,探讨了工艺条件对萃取效果的影响,确定了最佳工艺条件,并且对萃取前后的样品进行了纯度、红外和扫描电镜测试。结果表明:样品中TNT的萃取率和温度、压力以及保压时间有密切关系,当体系温度为51℃、操作压力为35MPa、保压时间为10min时,TNT的萃取率最高,萃取效果最好,RDX的纯度可以达到88%。     

超临界水氧化处理RDX模拟废水

在不同的工艺条件下对RDX炸药模拟废水进行超临界水氧化处理技术进行实验。实验表明：反应温度、反应时间和压力是影响RDX降解效果的主要因素,随着反应温度、时间和压力的增加,RDX的降解率显著增大。通过液相色谱检测,得出主要污染物的去除率,在反应温度为500℃,120s,压力为24MPa的条件下,RDX主要污染物的去除率可以达到99.65%。     

微纳米CL-20颗粒级配对低共熔DNAN/TNT基熔铸炸药性能的影响

为了获得高能高强熔铸炸药,以2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)和三硝基甲苯(TNT)为低共熔载体,六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为高能组分,采用浇铸成型工艺,成功制备了CL-20/DNAN/TNT熔铸炸药。研究了微纳米CL-20颗粒级配以及N-甲基-4-硝基苯胺、三-(2-氯乙基)磷酸酯、邻苯二酚三种功能助剂对CL-20/DNAN/TNT熔铸炸药性能的影响。对制备的CL-20基熔铸炸药分别进行了扫描电子显微镜(SEM)、粘度、密度及均一性、X射线衍射(XRD)、机械感度、力学性能以及爆速等分析测试。结果表明,当原料粗颗粒CL-20和100 nm CL-20的质量比为70:30,添加0.5%三-(2-氯乙基)磷酸酯时,制备的熔铸炸药表面光滑,内部无明显缺陷,密度均一性好,与只含有粗颗粒CL-20的熔铸炸药相比,其撞击感度降低了32.7%,摩擦感度降低了57.1%,抗压强度从7.93 MPa提高到33.74 MPa,抗拉强度从3.48 MPa提高到4.94 MPa,爆速从8188 m·s~(-1)提高到8225 m·s~(-1)。     

二氧化碳GAS法重结晶细化HMX成核速率研究

采用CO2气体抗溶剂法(GAS)对奥克托今(HMX)重结晶细化过程进行了研究。运用紫外分光光度计测定了压力为10~35 MPa条件下,HMX在CO2-丙酮体系中的过饱和度,进而利用成核速率方程计算得到了HMX的成核速率。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了HMX样品形貌,通过扫描电镜照片统计分析,得到了HMX粒子平均粒度及粒径分布。结果表明,随着压力的升高,HMX在CO2-丙酮体系中过饱和度逐渐增加,表现出非常高的成核速率,可以达到1024数量级。不同压力下所得HMX粒子形貌、粒度及粒径分布也有较大差别。从成核速率角度进行理论分析,表明高压条件(35 MPa)相对低压条件(5~15 MPa)而言,能量更多的消耗在成核阶段,从而有利于形成形貌规整、粒度小、粒径分布较窄的HMX颗粒。     

甲苯、正癸烷点火延迟的激波管实验研究

利用反射型激波管、压力传感器、光电倍增管、示波器等组成的测试系统,通过测量激波压力信号和OH自由基光强信号,在1175~2023 K,压力为0.1 MPa,当量比为0.5、1.0、2.0的条件下,获得了甲苯/氧气/氮气、正癸烷/氧气/氮气的点火延迟时间。在实验中利用超声速气流雾化液态燃料,制备了均匀的燃料气溶胶。通过控制反射激波缝合接触面的运行状态,使实验运行时间延长至15 ms以上。实验结果表明,在相同的点火压力和点火温度下,甲苯的点火延迟时间比正癸烷的长。随着反应初始温度升高,甲苯和正癸烷的点火延迟时间缩短,点火延时的对数与温度倒数成正比。点火过程中的OH自由基荧光强度在不同温度下呈现出不同的变化规律。     

高温高压CO_2状态方程研究

针对爆轰环境下高温高压气体的热力学状态描述,本研究提出了一种基于Lennard-Jones(LJ)势能函数的对比态维里型状态方程VHL(Viral-Han-Long)。基于该状态方程形式和优化的LJ势参数,计算了爆轰产物气体组分CO_2的压力、体积和温度(pVT)热力学关系,并与VLW状态方程的计算结果进行了比较,结果表明,采用VHL状态方程计算得到CO_2体积平均绝对偏差为0.971%,最大偏差为4.04%,采用VLW状态方程计算所得平均绝对偏差20.2%,最大偏差87.149%。VLW状态方程在描述CO_2的高温高压热力学状态时,具有明显的温度相关性,在爆轰环境温度下,计算所得体积偏差随温度的升高而逐渐减小。与VLW状态方程相比,VHL状态方程能够更好的描述爆轰环境下高温、高压CO_2气体的pVT热力学关系。     

局部高温诱发CL-20/TNT共晶炸药内反应流传播的ReaxFF分子动力学模拟

为了更好地理解含能材料热点火以及热点成长现象和机理,采用基于第一性原理的Reax FF反应力场分子动力学方法模拟了CL-20/TNT共晶炸药内反应流传播的时空行为和初始化学反应过程。通过NVT系统和Berendsen温度耦合方法对含能材料两端连续快速加热并维持在高温条件激发反应流的产生和传播,并采用两种不同的热载荷(3000,4000 K)比较温度差异对初始热分解速率的影响。两端热载荷为4000 K时,热冲击传播过程中粒子瞬时平动速率可达0.5 km·s~(-1),高于3000 K时的情况。于此同时,两端高温将引发含能材料逐渐发生分解反应,同温度条件下,共晶中CL-20的分解速率高于TNT。另外,热载荷温度越高,共晶完全分解所需的时间越少。产物识别分析显示,CL-20/TNT共晶热分解的主要产物为NO_2,NO,H_2O,N_2,CO,CO_2,HONO,H_2O_2,CHON,H_2N,CH_2O,其中,NO_2是初始热分解产物,而最终产物为N_2,CO_2和H_2O。     

2,6,8,12-四硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷的合成及量子化学研究

以2,6,8,12-四乙酰基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(TAIW)为原料,经过三氟乙酸酐保护、硝化、脱保护等反应,制得了2,6,8,12-四硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(TNH2IW);用SnCl2分步还原六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)也可制得TNH2IW。在DFT-B3LYP/6-31G*水平下求得了TNH2IW的分子几何、电荷分布和热力学性质,计算了TNH2IW的热容、熵等热力学参数,给出了这些参数和温度之间的函数关系。在不破坏笼形结构和硝基的原则下通过构建等键反应求得TNH2IW的生成热为461kJ·mol-1。计算表明TNH2IW的爆速为9.13km.s-1,爆压为38.9GPa,爆轰性能高于TNT和RDX,与HMX相当。     

B/KNO3药柱燃烧速度的初步研究

利用密闭爆发器测试系统对B/KNO3药柱的燃烧速度进行了研究,结果表明:B/KNO3药柱的线燃烧速度主要受药柱密度的影响,密度较小,线燃烧速度较快;药柱尺寸主要影响产物生成速率,并最终影响B/KNO3药柱燃烧的压力-时间曲线.另外,研究还发现本文中B/KNO3的线燃烧速度并不服从简单的指数燃烧定律,宜采用分段函数的形式进行描述.压力低于7 MPa时,线燃烧速度随压力线性增加;而压力为7～50 MPa时,线燃烧速度基本上不随压力变化.     

晶胞内嵌H2O2分子的CL-20基主客体炸药的温和制备（英）

六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是目前能量最高的单质炸药,为了进一步提高其爆轰性能,以过氧化脲作为H2O2的原料,在低温低压干燥的环境下,采用溶剂挥发法构筑了CL-20/H2O2主客体含能炸药。利用粉末X-射线衍射(PXRD)和拉曼光谱对其结构进表征。结果表明,制备的CL-20/H2O2主客体炸药是正交晶系的晶体,空间群为Pbca,具有长程有序堆积的结构。经同步热分析仪(TG-DSC)测试得到主体CL-20分子与客体H2O2分子之间的摩尔比为2:1。利用原位高温XRD研究了CL-20/H2O2的热晶变行为,结果表明,随着温度的升高,CL-20/H2O2逐渐转变为γ-CL-20,并且相转变效率高于ε-CL-20。通过对CL-20/H2O2生长过程的追踪,观察到在溶液结晶过程中,CL-20/CH3CN亚稳相为重要的中间体,并经过一个固相转晶过程最终形成CL-20/H2O2主客体炸药晶体。