基于分子动力学的DNAN基熔铸炸药结合能和热分解反应性能研究

采用Compass力场对DNAN基熔铸炸药的结合能、溶度参数进行分子动力学模拟。计算结果表明:DNAN/RDX混合体系的溶度参数大于DNAN/HMX混合体系的溶度参数;当RDX团簇和HMX团簇的直径均大于15×10^-10 m时,DNAN/RDX混合体系的结合能远大于DNAN/HMX混合体系的结合能。基于ReaxFF-lg力场的分子动力学计算方法,对目标温度为2 000~3 500 K时DNAN/RDX混合炸药的热分解反应进行研究。结果表明:DNAN分子和RDX分子在高温下的初始分解反应路径均会受到影响;除了两种组分的硝基官能团发生脱落形成硝基官能团的初始反应路径不会受到影响之外,DNAN分子生成CH₂O碎片、RDX分子生成HONO和C₃H₃N₃碎片的反应路径均会受到抑制。     

黑索金基含铝炸药的热重分解及几种热分解动力学参数的关联关系

通过热重分析法(TG)测定了12种不同比例Al-黑索金(RDX)含铝炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温。采用Kissinger方程计算了该系列RDX基含铝炸药的热分解表观活化能和指前因子,研究了RDX组分含量对其混合炸药热分解表观活化能E_d的影响。结果表明:随着该系列炸药中RDX含量的逐渐升高,热分解活化能E_d逐渐增大。同时,将该系列RDX基含铝炸药的TG热分解动力学参数与其5s热爆发、差示量热(DSC)热分解动力学参数相关联,发现这3种热分解的动力学参数符合同一补偿规律,获得的动力学补偿效应方程为:lnA_a、_b、_d=0.26E_a、_b、_d+3.2911,相关系数r=0.9988。     

铝粉含量对RDX基含铝炸药爆热性能的影响

为了研究铝粉含量对含铝炸药爆热性能的影响,以RDX基含铝炸药为研究对象,分别通过理论计算和爆热测试,得到了RDX基含铝炸药的爆热结果,重点分析了混合炸药体系铝氧摩尔比对爆热的影响规律。结果表明:RDX基含铝炸药的爆热随着铝氧摩尔比的增大以三次多项式规律变化,呈先增大、后减小趋势;爆热最大时,炸药体系的铝氧摩尔比为0.8。     

不同比例Al-RDX混合炸药的热分解活化能研究

通过差示扫描量热法(DSC)测定了不同比例Al-RDX混合炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温。根据Kissinger方程计算了不同比例Al-RDX混合炸药热分解的表观活化能和指前因子,研究了不同比例Al-RDX对其混合炸药热分解表观活化能Ea的影响。结果表明:随着Al-RDX比例的逐渐变化,热分解活化能Ea先下降后升高。从理论上导出了符合试验结果描述的热分解活化能Ea与Al-RDX比例的关系式。同时,发现不同比例Al-RDX混合炸药的热分解活化能Ea与指前因子的对数ln A之间存在着动力学补偿效应。     

非线性偏最小二乘法在混合炸药体系液相色谱中的应用

本文着重讨论了非线性偏最小二乘法(简称NLPLS)在混合炸药体系定量分析领域里的应用。以HMT、RDX、Tetryl、TNT等常用炸药为对象,对炸药的高效液相色谱分析中所遇到的复杂体系如谱峰严重重叠体系、待分析物含量相对悬殊体系等进行了研究。结果表明,本方法对混合炸药体系的液相色谱分析数据具有较强的处理能力,对完全重叠色谱的解析置信度取95％,误差小于5％。为解决这类炸药的液相色谱定量分析问题增添了另一条途径。     

不同炸药水下能量输出特性的实验研究

对梯恩梯（TNT）、钝化黑索今（RDx）、含铝炸药（RDX／AI）、一次引爆型燃料空气炸药（SEFAE）等不同类型的炸药在爆炸水池中的能量输出结构进行了实验研究。结果表明：非理想炸药SEFAE、RDX／Al的水下冲击波衰减慢于理想炸药TNT、RDX,而且冲击波能、气泡脉动周期和气泡能高于TNT和RDX。铝粉的加入使非理想炸药的能量输出特性不同于理想炸药,其原因主要是Al的二次反应效应。     

TNT 对 RDX 热分解行为影响的研究

针对部分黑梯炸药的 DSC 曲线无 RDX 熔化峰的情况,通过分析不同升温速率下单质 RDX 的 DSC 曲线,确定有利于黑梯炸药 DSC 曲线出现 RDX 熔化峰的测试条件。并将 TNT 和 RDX 以质量比为3︰7和4︰6的比例溶解在丙酮中,重结晶制成黑梯炸药,用 DSC 对其进行热分析,通过改变 DSC 测试条件出现了 RDX 的熔化峰。分析认为,部分 RDX 在熔融 TNT 中溶解后,液相 RDX 以自催化的方式分解,分解峰左移,峰温降低,对熔化峰进行了掩盖。对样品的热分解动力学和热力学参数进行计算和对比之后发现,黑梯炸药的活化能比 RDX 增加了6.02％,热爆炸临界温度提高了2.08℃,热力学参数发生了变化,说明 TNT 和 RDX 通过氢键相互作用,提高了RDX 的热稳定性, RDX 的使用安全性有一定改善。     

不同比例混合溶剂重结晶黑索金的热性能研究

本文利用超声辅助喷雾重结晶原理,以不同比例的二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺为混合溶剂,采用溶剂非溶剂法制备了亚微米RDX粒子.基于Kissinger法,使用差式扫描量热仪(DSC)研究了在不同比例的混合溶剂中细化得到的RDX粒子的热分解性能.结果表明:随着N,N二甲基甲酰胺在混合溶剂中的比例逐渐增加细化后的RDX的表观活化能逐渐降低;当N,N二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的比例为4∶1作为溶剂细化的RDX热稳定性最差.     

基于虚拟仪器的慢速烤燃系统的设计及应用

为了满足不敏感炸药的发展需求,在GJB 772A-1997及行业内标准烤燃装置的基础上,设计并开发了一套慢速烤燃系统。该系统基于LabVIEW程序的控制软件,由以控制器、数据采集卡、热电偶及数字I/O卡等为主的典型硬件构成。参照美军标MIL-STD-2105D和国内行业标准,对该系统的适用性开展了试验研究;采用RDX基与HMX基两种典型的混合炸药装药进行了慢速烤燃试验。结果表明,该慢速烤燃系统具有广泛的温度适用范围,试验数据拟合相关系数不低于0.999 8,在0.055、0.200、1.000、2.000℃/min和3.000℃/min等几种升温速率条件下,炸药均能实现较高精度的线性升温。与RDX基混合炸药相比,HMX基混合炸药响应程度有所缓和。该慢速烤燃系统满足试验需求,可为研究炸药的热不敏感性提供有效手段。     

含有二价铁离子乳化炸药基质的热分解动力学研究

利用TG-DSC研究乳化炸药基质和含有二价铁离子的乳化炸药基质的热分解过程。利用K issinger法计算了2种样品的活化能E和指前因子A,比较二者的活化能E。研究表明Fe2＋对乳化炸药基质的热分解反应具有一定的催化作用,Fe2＋能够使乳化基质的热分解反应受温度的影响更为显著。     

不同形貌CuO纳米粒子的制备与性能

采用CuSO4.5H2O、Cu(NO3)2、(CH2)6N4和NaOH为原料,采用沉淀法分别制备纤维状CuO纳米粒子和纺锤状CuO纳米粒子,用透射电镜和X射线衍射仪对产物的大小﹑形貌和组成进行表征;按质量比为9∶1的比例将黑索金分别与纤维状CuO纳米粒子和纺锤状CuO纳米粒子混合,对样品进行热失重测试分析,根据黑索金热分解温度的变化来衡量催化剂的活性。结果表明,采用沉淀法制备CuO纳米粒子时,反应温度、终点pH值对产物形貌有显著影响;不同形貌的CuO纳米粒子对黑索金的分解催化作用效果不同。     

GAP原位聚合包覆RDX的研究

以聚叠氮缩水甘油醚（GAP）为包覆层材料,甲苯二异氰酸酯（TDI）为交联剂,二月桂酸二丁基锡（DBTDL）为催化剂,乙酸乙酯为溶剂,采用原位聚合法,制备了GAP-TDI/RDX复合材料。利用SEM、FT-IR、XRD、DTA对样品进行了形貌表征和性能测试;利用DTA对其热分解特性进行了研究,结合不同升温速率下的DTA曲线对样品的热分解动力学参数进行了计算。结果表明,GAP成功包覆在RDX表面。所制备的GAP-TDI/RDX复合材料的热分解表观活化能相比原料RDX降低了4.6 kJ/mol,说明复合材料的热分解活性得到提高;GAP-TDI/RDX复合材料的特性落高H₅₀从15.2 cm提升至25.6 cm。     

微乳液法制备CNTs/PbO、CNTs/CuO复合材料

采用W/O型微乳液法制备出了CNTs/PbO和CNTs/CuO,利用电导率仪测量体系的溶水量,通过绘制三元相图研究了微乳液组成的表面活性剂和助表面活性剂的配比、温度以及盐的浓度等因素对W/O型微乳液相区的影响。分析得出最佳微乳液体系环己烷和活性剂的比为4 6,表面活性剂和助表面活性剂的比为2 3,反应温度为25℃。根据推进剂的成分,将一定量的燃烧催化剂和黑索今混合,通过热分析表征CNTs/PbO、CNTs/CuO对黑索今的催化热分解。结果表明,新的催化剂明显加快黑索今的热分解,分解峰位降低16.07℃。     

NC体系发射药烤燃点火的响应特性

选用制式的硝化棉(NC)体系发射药进行了烤燃试验,研究了NC体系发射药的配方组成对烤燃作用下的自点火温度和燃烧性能的影响。结果表明,NC体系发射药的配方组分对烤燃响应的自点火温度和燃烧性能影响明显,随着烤燃温度上升,NC体系发射药烤燃响应时经历了热分解—点火燃烧—冲破约束强度造成剧烈响应的过程。单基药中NC的自热反应和硝胺发射药中RDX的气相燃爆反应使得发射药迅速完成热分解到燃烧反应的转变,压力增长速度较快;单基药的自点火温度约为157.5 ℃,增加较低温度开始分解的NG和增塑剂TEGDN提前了发射药的自点火温度;发射药烤燃点火后,压力增长速率与发射药配方组成和弧厚有明显关系,与烤燃响应类型和冲击压力规律相符;增加弧厚对发射药烤燃作用下的热分解无影响,降低了点火后压力的上升速率,有利于降低发射药烤燃响应剧烈程度。     

Preparation and characterization of GA/RDX nanostructured energetic composites

Graphene aerogel (GA) with nano-porous structure was assembled through the formation of physical cross-links between graphene sheets by a facile sol–gel method and supercritical CO ₂ drying process. Then hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) was added and trapped in the nano-porous three-dimensional networks of GA to obtain a novel GA/RDX nanostructured energetic composite. The composition, morphology and structure of the obtained GA/RDX nanostructured energetic composite were characterized by elemental analysis, scanning electron microscopy, nitrogen sorption tests and X-ray diffraction. Moreover, the thermal decomposition characteristic was investigated by thermogravimetry and differential scanning calorimetry. The results showed that GA could be a perfect aerogel matrix for the fabrication of GA/RDX nanostructured energetic composite due to its unique nano-porous structure and attributes. It was also demonstrated that RDX homogeneously disperses in the as-prepared GA/RDX nanostructured energetic composite at nanometric scale. GA showed promising catalytic effects for the thermal decomposition of RDX. After incorporating with GA, the decomposition of RDX was obviously accelerated.     

RDX基复合物静电喷雾法制备及性能研究

采用静电喷雾技术制备了以氟橡胶(F2604)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)及三硝基甲苯(TNT)为包覆材料的黑索今(RDX)基复合颗粒,对所制备的复合颗粒进行扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)分析,得到超细包覆粒子的包覆效果及其热分解特性。结果表明:F2604/RDX与PVB/RDX复合颗粒为形貌规整、粒径均一的球形颗粒,而TNT/RDX复合颗粒为不规则多面体;F2604/RDX、PVB/RDX与TNT/RDX复合颗粒的红外吸收峰和X射线衍射峰位置与RDX一致;PVB/RDX复合物活化能最低,为137.059 k J/mol。     

聚酰亚胺纸基材料的热老化研究

利用热失重分析了不同厚度聚酰亚胺(PI)纸基材料的热稳定性,采用Coats-Redfern法计算PI纸基材料的分解动力学参数,并预测其长期使用上限温度。实验结果表明:在氮气气氛中,PI纸基材料具有很好的热稳定性,且厚度越大,热稳定性越好。通过Coats-Redfern方法得知,PI纸基材料的热分解反应为二级反应;厚度较大的PI纸基材料具有较高的活化能E和使用上限温度,且不同厚度的PI纸基材料的耐热等级均为H级以上。最后,利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对PI纸基材料的热分解机理进行了分析。