RDX/HMX炸药晶体内部缺陷表征与冲击波感度研究

采用折光匹配显微观察(OMS)和原子力显微镜(AFM)表征、X射线小角散射(SAXS)、表观密度浮沉法(SFM)、微聚焦CT扫描等方法,研究了不同结晶品质RDX、HMX晶体缺陷。OMS观察结果表明,普通RDX/HMX较降感RDX/降感HMX(RS-RDX/RS-HMX)晶体含有更多的表面裂纹与内部孔洞;X射线小角散射与高精度CT扫描统计测试结果表明,RS-RDX/RS-HMX晶体内部也含有一定数量较小尺寸的缺陷,但较普通RDX/HMX晶体内部含较大尺寸缺陷数量少。冲击波感度实验结果表明,炸药晶体缺陷数量、尺寸对PBX冲击波感度有较大影响。     

RDX/RF纳米结构复合含能材料的孔结构研究

在黑索今(RDX)/间苯二酚-甲醛树脂(RF)纳米结构复合含能材料制备的基础上,研究了RF气凝胶和RDX/RF纳米结构复合含能材料的孔结构,计算了含10%、30%、50%、70%、80%RDX的复合材料RDX/RF的比表面积、总孔体积、平均孔径,并对RF气凝胶和不同复合材料的吸附脱附等温线、中孔分布和微孔分布进行了比较。用扫描电子显微镜(SEM)对其微观形貌进行了表征,利用X射线粉末衍射仪(XRD)对复合材料中RDX颗粒的晶粒度进行了研究,在34~38 nm之间。研究表明:RDX/RF复合材料的孔径在50 nm以下,随RDX含量的增加,比表面积、总孔体积变小,平均孔径则变大;通过RF气凝胶和RDX/RF纳米复合含能材料的吸附脱附等温线、中孔、微孔分布以及中孔微分总孔体积、微孔微分总孔体积的变化比较,认为RDX的填充对气凝胶的中孔影响较大。     

RDX晶体特性的设计控制与表征

为研究炸药晶体微结构与宏观性能的关系,我们深入开展了RDX晶体特性研究.首先,采用具有一定统计意义的宏观特征物理量表征了RDX晶体的微结构信息,包括内部组份的非均一性,不同的相含量及分布,内部缺陷及杂质包藏物,晶粒度大小、晶面的取向分布,晶粒的表面及形貌,以及晶粒的尺寸大小分布等,提出了RDX晶体特性的内涵,研究认为RDX的晶体特性包括晶体颗粒特性和晶体内部特性,晶体颗粒特性能反映晶体颗粒之间和晶体表面的信息,如晶体形状、晶体表面的光滑程度、颗粒的大小及分布等;炸药晶体内部特性能反映晶体的内部信息,如晶体内的包藏物和晶格缺陷等.     

丁羟推进剂RDX填料表面包覆对其安全性能的影响研究

为了降低HTPB/RDX复合推进剂的机械感度,以一种高聚物(HP-2)为主要包覆剂,采用相分离法对其RDX填料进行了表面包覆.通过SEM、XPS及粒度分析仪对样品的包覆效果进行了表征,对包覆前后样品及推进剂的撞击感度、摩擦感度和热安定性进行了测试和分析.结果表明:和未包覆的RDX相比,经过适当包覆的样品撞击感度和摩擦感度都得到了明显降低,撞击感度特性落高升高了15.1cm,摩擦感度爆炸概率由92%降低到24%.采用这种表面包覆过的RDX制得的推进剂的撞击感度和摩擦感度也明显降低,撞击感度特性落高由51.04cm升高到62.24cm,摩擦感度爆炸概率由100%降低到72%.并对高聚物HP-2包覆的降感机理进行了分析.     

改性双基推进剂冲击波感度研究

采用隔板试验法研究了改性双基推进剂配方组成、所含高能炸药RDX粒度、粒度级配等因素对其冲击波感度的影响。研究结果表明,含有NG和RDX等组分的改性双基推进剂具有较高的冲击波感度,当配方中的敏感组分NG和RDX被不敏感的增塑剂TMETN和感度较低的高能量密度材料FOX-7全部取代时,隔板值由41.4mm降至16.5mm,降幅达60%;同时,粗细粒度高能炸药按一定比例级配使用有利于降低推进剂冲击波感度,粗细颗粒质量比为3:1时,降感效果最佳,隔板厚度降低5.3%。     

I-RDX及其PBX老化研究进展

总结了降感黑索今(I-RDX)及其高聚物黏结炸药(PBX)老化研究成果,从RDX晶体特性及其评价方法、I-RDX及其PBX老化前后的晶体特性、冲击波感度特性方面进行了综述,认为I-RDX晶体中不含奥克托今(HMX)或含有微量HMX、或机械混入少量HMX时,材料老化后的冲击波感度特性没有明显变化,最后对I-RDX晶体中HMX的影响机理进行了讨论。     

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。     

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。     

AI粉对RDX机械感度的影响

为了研究加入不同含量、不同形状的Al粉后RDX机械感度的变化趋势,进行了撞击感度和摩擦感度试验。结果表明:RDX炸药中加入Al粉后,摩擦感度降低,并且Al粉含量越高,摩擦感度降低越多;而瞳击感度却随Al粉的加入呈非线性的变化,Al粉含量较少时,撞击感度增大,当Al粉含量增至10%时,撞击感度增至最大,随后,撞击感度随铝粉含量的增加呈明显降低趋势。不同形状的Al粉对RDX的摩擦感度影响不同,较之球形Al粉,片状Al粉表现出较低的摩擦感度及较高的撞击感度。该研究结果为实际工作中解决含铝炸药的安全性提供了有利依据。     

RDX基复合含能微球的制备及表征

以硝化棉(NC)为粘结剂、黑索今(RDX)为主体炸药,采用喷雾干燥法制备了RDX/NC超细复合含能微球,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)对其进行了表征及热分析,并与RDX原料进行了对比;对喷雾干燥法细化的RDX/NC和RDX、水悬浮法包覆的RDX/NC、溶剂非溶剂法细化的RDX、RDX原料的撞击感度分别进行了测试。结果表明,RDX/NC复合含能粒子与RDX原料相比,形貌从块状变为球形,粒径从50~200μm减小至0.5~7μm,晶型无变化,但X射线衍射峰明显弱化,活化能从200.11kJ·mol-1降至186.87kJ·mol-1,热爆炸临界温度从504.98K升至507.70K。喷雾干燥细化、球形化和复合的RDX/NC球形粒子的撞击感度降低显著。     

高速撞击流技术制备超细RDX的研究

本文通过高速撞击流技术制备出了超细RDX颗粒,研究了撞击压力和次数对RDX颗粒粒度及分布的影响。实验结果表明：撞击压力和次数对RDX颗粒粒径及分布产生一定的影响,在适当条件下,可制备出粒度窄分布的超细RDX。当撞击压力为120MPa时,RDX颗粒的有效平均直径可达79．6nm。     

纳米级RDX颗粒的制备

利用高速撞击法研究了纳米级黑索今(RDX)的制备。结果表明:采用高速撞击法可制备出粒度分布较窄的纳米级RDX颗粒,其粒径d50可细化到46.7 nm左右,其颗粒度分布宽度在0.6 nm范围内。     

冷却结晶法制备不敏感RDX研究

考察了RDX在不同溶剂中的冷却结晶行为,环己酮作为溶剂时得到的晶体品质最高。对RDX在环己酮中冷却结晶过程的研究结果表明,搅拌速率主要影响粒度及其分布,降温速率则决定晶体缺陷数量及体积,搅拌速率为200~400 rpm,降温速率为0.05~0.2 K.min-1时,RDX特性落高最大可提高约70%。     

臭氧氧化对废水中RDX分光光度测试的影响因素

为研究臭氧(O_3)氧化后废水中环三亚甲基三硝胺(RDX)分光光度测试的干扰因素,进行了一系列的探索性实验。借助秩和检验和F检验,估计了分光光度法和高效液相色谱法(HPLC)测定的RDX数据间的系统误差。对比了分光光度法和HPLC得到的O_3氧化前后的废水及标准溶液中的RDX数据。用液相色谱-质谱联用(LC/MS)、气相色谱-质谱联用(GC/MS)检测了可能的干扰物质。分析引起RDX分光光度测试结果误判的原因。结果表明,在给定的显著性水平α=0.05下,两种方法测得的RDX数据间不存在系统误差。RDX废水中的有机物质经O_3氧化可产生甲醛,对分析结果产生干扰,但这部分甲醛可通过样品预处理进行有效去除。同时,O_3氧化不能将RDX彻底矿化,产生了低分子量的中间体,亚甲基二硝胺、二羟甲基硝胺以及6-硝基-2,4,6-三氮杂-3,5-二氧-己醛等。其中,亚甲基二硝胺和二羟甲基硝胺等胺类中间产物可与浓硫酸发生类似RDX的分解反应生成甲醛,成为干扰RDX分光光度测量的直接影响因素。     

硝化棉包覆黑索今的新方法

加入一种表面活性剂可以制得稳定的NC-RDX包覆球，介绍了NC-RDX包覆球的工艺方法。与不加表面活性剂的包覆球作了比较，分析了表面活性剂的作用机理和包覆球的粒度分布特征。     

黑索今粒度及粒度级配对高分子粘结炸药冲击波感度的影响

采用小隔板试验(SSGT)测定了主体炸药黑索今(RDX)粒度和粒度级配对不同密度的RDX/F2641(95/5)高分子粘结炸药冲击波感度的影响,RDX粒度范围为1～150 μm,试验的炸药密度为80%、90%和95%理论密度。结果表明随RDX平均粒度的增大,混合炸药冲击波感度提高,但不同密度时,影响程度有所不同。在本试验条件下,试验结果主要反映了炸药粒度对热点点火过程的影响。     

RDX晶体颗粒压制密度分布的μCT试验研究

为掌握炸药压制结构特征,利用微纳米焦点X射线CT(μCT)研究了RDX晶体压制进程,分析了晶体间隙与截面密度及其分布。μCT结果显示:随着压制压力增大,晶体间隙减小,截面密度增大且相对波动性逐渐减小;150MPa压力下密度趋于均匀分布,但仍有微间隙的明显特征。分析表明:RDX压制密度梯度现象明显,愈靠近压制端面的截面密度愈高,提高压制压力有利于密度均匀,但过高会带来裂纹问题,可采用双向压制、减小压制高度或加工提取靠近压制端面的炸药等措施进一步提高密度均匀性。     

PVA包覆纳米RDX的界面化学研究

利用DCAT21型动态接触角测定仪测定了纳米RDX（200～400 nm）的接触角和PVA溶液的表面张力。计算了纳米RDX的表面能及与PVA的粘附功,结果表明RDX与PVA之间的粘附功较大,铺展系数S〉0,能较好地铺展于RDX表面。用水悬浮法,以PVA作为包覆剂对纳米RDX进行了包覆。扫描电镜（SEM）分析表明：RDX/PVA（97/3）造型粉颗粒呈短棒状,颗粒比较圆滑,流散性较好粒径在3～5μm;傅立叶变化红外线光谱（FT-IR）分析表明：PVA与RDX之间属于物理包覆。     

RDX/Al/SiO_2纳米复合含能材料的制备及性能

为了在降低黑索今(RDX)机械感度的同时提高其热分解性能,以四甲氧基硅烷为前驱物,氟硼酸为催化剂,用溶胶-凝胶法制备了RDX-Al质量分数分别为30%、50%、70%(RDX与Al质量比均为6∶1)的三种RDX/Al/SiO_2纳米复合含能材料。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X-射线衍射(XRD)对其形貌及结构进行了表征;用热重分析(TG)、差示扫描量热(DSC)研究了样品的热性能;按GJB772A-1997的方法测试了样品的机械感度。结果表明:RDX/Al/SiO_2是以SiO_2为凝胶骨架,Al与RDX进入到凝胶骨架中形成的纳米复合含能材料;该复合材料中RDX的最小平均粒径为65.09 nm,且其粒径随RDX-Al含量的增加而增大;当RDX-Al的质量分数为30%时,与纯RDX相比,该复合材料中RDX的分解温度较纯RDX提前22.4℃,与原料RDX相比,样品的特性落高提高108.6 cm,爆炸百分数降低60%。