分子间炸药的研究概况发展趋势和关键技术

本文介绍了国内外分子间炸药的研究概况、发展趋势和涉及的关键技提出了研究的重点和近期目标。     

乳化炸药热分解研究进展

热稳定性是乳化炸药生产、运输、储存过程中非常重要的安全性能参数,众多乳化炸药爆炸事故的发生都由热分解逐渐发展至爆炸,因此探究乳化炸药的热分解机理对预防此类事故的发生有着重要的意义。综合近年来国内外乳化炸药热分解的研究,分别对油相材料、乳化剂、氧化剂水溶液及添加剂等影响乳化炸药热分解性能的主要因素进行了概述及分析,综述了乳化炸药热分解研究的现状。     

炸药的热分解——等温和非等温数据的对比

对某些炸药的等温和非等温的热分解动力学数据进行了比较。对于那些热分解速率相对较慢、蒸发较快的样品，由等温方法和非等温方法得到的数据区别较大，而进行固相分解、且热分解速率较快的样品，二者区别规律性不大。对这一现象原因进行了分析。     

水胶炸药的热分解动力学

为研究水胶炸药的热分解特性及化学动力学参数,用非等温热失重(TG)和差热扫描(DSC)联用仪,在2.5、5.0、10.0、20.0、40.0K/min的线性升温速率下,测试了岩石水胶炸药和煤矿许用水胶炸药热分解的起始温度和峰顶温度.用Ozawa法和Kissinger法计算了水胶炸药受热分解的化学动力学参数,得到120、150和250℃时的反应速率常数,计算了等动力学温度点.结果表明,煤矿许用水胶炸药热安定性好于岩石水胶炸药.     

岩石型乳化炸药的热分解动力学

采用DSC技术分析了岩石型乳化炸药的乳化基质、亚硝酸钠敏化的岩石型乳化炸药以及亚硝酸钠和玻璃微珠复合敏化的岩石型乳化炸药3个试样的热分解过程,用FWO法、FRL法(Friedman法)和非线性等转化率法(NL-INT法)等非模函数法以及Kissinger法、Achar法、Coats-Redfern法和Sˇatava-Sˇesták法计算出3个试样的活化能E均为110 kJ/mol左右,指前因子A的量级为108～109 s-1,在升温速率为2.5、5.0、7.5 K/min时3个试样的热分解机理为n=2的随机成核和随后成长的Avrami-Erofeev方程,在升温速率为10和20 K/min时的热分解机理为n=2的三维扩散、球形对称Jander方程.得出在配方基本一致的前提下,3个试样具有相近的热分解行为,NaNO2或玻璃微珠基本上不影响乳化基质的热分解过程.     

炸药热分解反应在线测试与数据分析系统

基于布氏压力法理论,借助于虚拟仪器和计算机应用技术研发智能测试与数据分析系统,测定炸药、火药、火工药剂及其相关物的安定性和相容性。该套装置可稳定获取试验测试数据,并自动分析出炸药气体放气量、热分解反应动力学基本参数活化能、指前因子和不同温度条件下的理论储存寿命。     

复合乳化剂制备乳化炸药的热分解行为

用T154、T155和Span80制备复合乳化剂,采用DSC-TG联用技术研究了用复合乳化剂制备的4种乳化炸药的热分解行为,用Kissinger法、Ozawa法及Satava-Sestak法计算其热分解动力学参数.通过3种方法结果的比较得到4种乳化炸药热分解反应的动力学参数和最概然机理函数.     

掺杂硝酸镍的RDX炸药混合物的热分解性能的研究

采用差示扫描量热分析（DSC）和热重（TG）分析法,研究了含不同质量比硝酸镍/RDX混合物的热分解性能。通过Ozawa法和NL-INT法对4种不同混合物的表观活化能进行了计算。实验结果表明,随着硝酸镍含量的增加,混合物的热分解分成两个阶段,且吸热和放热量逐渐减小。4种混合物的表观活化能结果表明,随着硝酸镍含量的增加,分解活化能值逐渐减小,热稳定性逐渐变差。     

间规聚苯乙烯的热分解行为分析

利用热重分析（TG—DTA）法研究了间规聚苯乙烯（sPS）在不同气氛（空气和氮气）下的热分解行为机理。研究表明,sPS在两种气氛下都是只有一个主要的热分解过程。结果表明,用Kissinger最大失重速率法求得空气气氛下的表观活化能为133．86kJ／mol,而在氮气气氛下的表观活化能为158．96kJ／mol;用Ozawa等失重百分率法求得空气气氛（10％～30％的失重率）下的表观活化能为92．05～105．88kJ／mol,而在氮气气氛下的表观活化能为149．00—175．38kJ／mol;sPS的热裂解和热氧分解过程均为一级反应。     

DTHL炸药热分解动力学研究及贮存寿命预估

通过NBK型"拉瓦"材料热稳定性测试系统研究了DTHL熔铸含铝混合炸药的全分解过程,得到分解放出气体压力p和放气量VH与时间t的关系曲线,并对其进行了初始热分解动力学分析和贮存寿命预估。结果表明,DTHL熔铸炸药在110~140℃范围内,其初始热分解反应机理函数符合成核和生长(n=2)的Avrami-Erofeyev方程;表观活化能和指前因子分别为Ea=120.29kJ.mol-1,A=109.99s-1。以放气量2mL/g为临界点,用Berthlot方程外推得到DTHL熔铸炸药在25℃和20℃条件下的贮存寿命为18.8年和30.7年。     

EAK基熔铸分子间炸药的能量和撞击感度

通过水下爆炸试验研究了RDX和HMX对EAK基熔铸分子间炸药水下能量的影响。结果表明,RDX和HMX对EAK基混合炸药起到明显的增能作用,但对含铝和非含铝体系有不同的作用效果。爆速和撞击感度测定表明,EAK—RDX混合炸药爆轰的理想化程度和稳定性及撞击感度随RDX含量的增加而增加。从能量和撞击感度两个方面综合考虑,RDX的较佳加入量应为20％～30％。     

Thermal Decomposition and Ignition of PBXN‐110 Plastic‐Bonded Explosive

Due to safety requirements, insensitive behavior in slow or fast thermal heating (cook‐off) conditions is a desired behavior for today’s munitions. The ignition time of munitions under slow or fast cook‐off conditions is an important parameter in the design of insensitive munitions. The critical temperature, which mainly depends on the chemical, physical, and the geometrical properties of the energetic material, is the determining factor whether the material will end up with thermal initiation or not, when it is exposed to an external heat source. In this study a slow cook‐off test setup is designed and developed and the tests for a generic munition containing PBXN‐110 plastic‐bonded explosive are performed in order to obtain temperature distribution in the test item, ignition time, ignition temperature, and ignition location. In this paper the development procedure and the experimental results of the slow cook‐off tests are explained. Moreover, the kinetic parameters such as activation energy and pre‐exponential factor for the plastic‐bonded explosive obtained from the TGA tests are presented.     

纳米LaCoO3对RDX基混合炸药的热分解特性和感度的影响

用DSC和DTA研究了LaCoO3对含AP的RDX基混合炸药热分解特性的影响。结果表明,纳米LaCoO3对含有AP的RDX基爆炸混合物的热分解具有一定的催化作用;纳米LaCoO3使RDX基混合炸药的撞击感度和热感度降低,摩擦感度增大。     

新型复合油相乳化炸药基质的非等温热分解特性

为了掌握新型复合油相制备的乳化炸药的热分解特性,利用TG-DTG技术测试了其制备的乳化炸药基质在氮气气氛中的热分解过程,用Kissinger法和Ozawa法进行动力学分析,求解相关动力学参数。通过模型拟合法推测其热分解机理,并用非模型拟合法进行验证。结果表明,新型复合油相制备的乳化炸药基质分解率为15%~95%时,其热分解平均活化能(E)和指前因子lg(A/s~(-1))分别为142.12kJ/mol和13.26,热稳定性高于复合蜡制备的乳化炸药基质,热分解过程符合三维(3D)扩散控制机理(n=2)。     

非理想炸药爆炸热作用的实验研究

以自制WRe5/26热电偶作为效应物,采用接触测温法测试了几种温压炸药的爆炸热作用,并进行了传热学分析。结果表明,使用热电偶能够满足实验要求,效应物的热响应温度与爆炸产物温度及其换热系数密切相关,换热系数越大,效应物表面温度接近爆炸产物温度的程度越快。爆炸产物对效应物的热作用随爆心距离大致呈S型衰减。实验中距爆心较近处热流密度的数量级为106W/m2。     

Thermal Decomposition of Sodalites

The decomposition of bromate and hydroxide sodalites was studied by DTA and TG. Bromate sodalite is converted exothermally at 600°C into bromide sodalite. Hydroxide sodalite loses water and is then converted endothermally into a carnegieite phase at 740°C. The conversion of hydroxide sodalite mixed with sodium halide into halide sodalite at temperatures >740°C proceeds via the decomposition of the hydroxide sodalite. After hydroxide sodalite is heated to temperatures between 600°C and the conversion temperature, it exhibits the photoluminescence of O₂⁻.     

Thermal Decomposition of Aminonitrobenzodifuroxan

In this study, the thermal decomposition properties of aminonitrobenzodifuroxan are studied using a differential scanning calorimeter (DSC), a thermogravimeter (TG), an X‐ray diffractometer, a mass spectrometer (MS), and a Fourier transform infrared spectrometer (FTIR). The results demonstrate that aminonitrobenzodifuroxan undergoes thermal decomposition in the solid state. Under elevated temperatures, the decomposition primarily involves two steps: separation of nitro group and ring‐scission of the furoxan circles at 198.1 °C, and decomposition of the relatively stable residues (benzofuroxan circle) at 199.1 °C. Moreover, it is found that among the products, nitrogen dioxide undergoes oxidation and catalysis on the host molecule during the whole decomposition. Based on Kissinger and Ozawa functions, we deduce that the activation energies of these two reactions are 167.68 and 204.55 kJ mol⁻¹, respectively. The released energy (ΔH) of CL‐18 is −1781.8 J g⁻¹.     

氧氟沙星的热稳定性及其热分解动力学

测定了在氮气气氛中第三代氟喹诺酮类药物氧氟沙星(OFLX)的热稳定性。用差示扫描量热法(DSC)、热重法(TG)和微分热重法(DTG),研究了药物氧氟沙星的热分解动力学。计算了动力学参数E、n、A,并结合量子有机化学计算的键长、原子静电荷参数研究了热分解机理,推断了热分解机理及药品贮存期。用热分析研究固体药物的热分解过程方法简便,结果可行。     

RDX和HMX的热分解III.分解机理

简述RDX和HM X热分解的各种机理,其热分解的初始过程是N-N和C-N键断裂的竞争反应,试验条件和样品相态等因素影响竞争过程。用DSC-FT IR联用技术和热裂解原位池/FT IR分析了主要分解气相产物和凝聚相中主要官能团的变化。结果表明,RDX和HM X热分解的主要分解气相产物为N2O,CH2O,CO,CO2,H2O和HCN。RDX的分解气相产物CH2O和H2O红外吸收率的温度关系曲线都产生双峰,RDX基团-NNO2的吸收带1 589 cm-1和1 278 cm-1有两个不同速率的变化过程。用N-N键和C-N键竞争断裂的观点解释了RDX与HM X热分析和产物分析的结果。