CL-20/RDX共晶炸药的制备与性能测试

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷/环三亚甲基三硝胺(CL-20/RDX)共晶炸药的性能,采用喷雾干燥法制备了质量比为1∶1的CL-20/RDX共晶炸药;通过扫描电镜(SEM)观察了共晶炸药的形貌;采用粉末X-射线衍射法与红外光谱法测试了共晶炸药的结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了共晶炸药的热性能;通过感度实验分别测试了共晶炸药的撞击感度与摩擦感度。结果表明,CL-20/RDX共晶呈球形,粒径在1～5μm; CL-20/RDX共晶的衍射图与CL-20和RDX的衍射图均不完全相同,衍射峰有明显的位移;CL-20/RDX共晶炸药的热分解温度为222.8℃,比CL-20低30℃左右,比RDX低20℃左右,说明共晶的生成对其热性能有较大影响;CL-20/RDX共晶炸药的撞击感度为76%,特性落高为26.9cm,摩擦感度为64%,其机械感度较CL-20有大幅降低,表明共晶炸药的感度显著降低,安全性能得到明显提高,进一步说明共晶在含能材料改性和降感方面的优势。     

RDX/GAP纳米复合含能材料的制备及热性能

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为原料,二月桂酸二丁基锡(T-12)为催化剂,通过溶胶-凝胶法及溶液结晶法制备了RDX/GAP纳米复合含能材料。用BET法、X-射线粉末衍射、扫描电镜对其结构进行了表征,用TG/DSC分析了其热性能。结果表明,RDX/GAP纳米复合含能材料具有纳米网孔结构,与GAP干凝胶相比,其比表面积下降,平均粒径为20~50nm。RDX/GAP纳米复合含能材料中的RDX热分解峰温明显提前,分解热显著高于RDX/GAP物理共混物的分解热。     

溶胶-凝胶法制备RDX/AlOOH

以氯化铝为前驱物,N,N-二甲基甲酰胺为AlCl3.6H2O和RDX的溶剂,1,2-环氧丙烷为胶凝剂,常温常压下,采用溶胶-凝胶法制备RDX/AlOOH复合炸药,产物用超临界流体干燥后得固体粉末。用扫描电镜和DSC研究了复合炸药的形貌分析和热分解特性。测试了复合炸药的撞击感度、摩擦感度。结果表明,溶胶-凝胶法与超临界流体干燥技术相结合,可以较好地保持凝胶的多孔结构;其热分解过程不同于物理掺杂的混合炸药,DSC曲线上熔化吸热峰几近消失,RDX/AlOOH复合炸药的撞击感度和摩擦感度均较低。     

氧化石墨烯对RDX/PMMA安全性能及力学性能影响

为改善RDX的安全性能和力学性能,采用乳液聚合法制备RDX/聚甲基丙烯酸甲酯/氧化石墨烯(RDX/PMMA/GO)微球,并用相同方法制备了RDX/PMMA复合粒子进行对比;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和差示扫描热量仪(DSC)对样品进行表征,并测试其撞击感度和药柱的静态力学性能。结果表明,包覆后RDX/PMMA微球形貌趋于球形,RDX/PMMA/GO粒子存在明显的层状皱褶;RDX晶型均未发生改变;与原料RDX和RDX/PMMA相比,RDX/PMMA/GO微球的表观活化能分别提高22.16kJ/mol和15.17kJ/mol,升温速率趋近于0时的峰温和热爆炸临界温度与原料RDX相比分别提升6.45℃和6.23℃;特性落高由包覆前的26.74cm分别提至62.95cm和78.52cm,撞击感度明显降低。RDX/PMMA/GO抗压强度比RDX/PMMA增加了7.5MPa,表明GO的加入对复合材料的力学性能提升明显。     

钝感纳米RDX的制备与表征

用HLG-50型粉碎机大批量制备了纳米RDX,通过共沸分散体系和普通液体体系分别对RDX浆料进行干燥.用TEM、SEM、IR、Raman spectra、XRD以及ICP-AES对干燥后纳米RDX颗粒的大小、形貌及杂质含量进行了表征,测试了纳米RDX的摩擦、撞击和冲击波感度.结果表明,在共沸分散体系中干燥后的RDX颗粒大多在50 nm以下,呈类球形,而普通液体体系干燥后的RDX颗粒团聚长大明显.与原料相比,纳米RDX的纯度很高,并且其机械感度降低明显,尤其是撞击感度和冲击波感度,分别降低46.3％和44.8％.     

喷雾干燥法制备球形RDX的工艺优化

以丙酮为溶剂,采用喷雾干燥法制备了微米级球形RDX,研究了入口温度、进料速率、喷雾气体流速和溶液浓度对所得RDX颗粒形貌的影响。通过扫描电镜(SEM)分析了不同工艺条件下制备的RDX的球形化效果,用DSC分析了其热分解特性,并测试了其撞击感度。结果表明,制备球形RDX的最佳工艺条件为:入口温度为60℃,进料速率为1.5mL/min,喷雾气体流速为357L/h,原料RDX质量分数为1.9%,抽气流速为40m3/h。在此工艺条件下,获得了中值粒径为2.82μm、表面较光滑的球形RDX颗粒。与原料RDX相比,球形RDX的热分解表观活化能降低了2.33kJ/mol,特性落高从19.98cm升至54.70cm,表明球形RDX的撞击感度明显降低。     

水性聚氨酯包覆RDX的影响因素研究

以环氧有机硅复合改性的水性聚氨酯(WPU)作为黑索今(RDX)包覆剂,研究了包覆温度、WPU用量、RDX粒度及表面活性剂种类和用量对包覆后RDX机械感度、热感度和流散性的影响,并通过撞击感度测试、5s延滞期爆发点测试和金相显微镜晶型观测分析确定了较佳的包覆工艺条件。结果表明,包覆温度40℃、WPU质量分数2.0%、RDX粒度200～300目和阳离子表面活性剂质量分数0.5%～1.0%时,包覆后的RDX颗粒形状圆滑,感度较低,颗粒间包覆剂残留较少,流散性良好。     

不同胶粘剂对RDX降感效果的对比研究

为降低RDX(黑索金)炸药的机械感度,分别采用5种惰性胶粘剂[如F2602(氟橡胶)、F2604(氟橡胶)、EPDM3720(三元乙丙橡胶)、PVAc(聚醋酸乙烯酯)和Estane5703(热塑性聚氨酯)等]作为包覆剂,对RDX表面进行包覆处理。研究结果表明:不同胶粘剂均可成功包覆在RDX颗粒表面;包覆RDX的撞击感度随胶粘剂比例增加呈先升后降态势;F2602和F2604包覆RDX的摩擦感度随胶粘剂比例增加而增大,而其他3种胶粘剂的摩擦感度则随之下降。     

RDX粒度对机械感度的影响

系统研究了RDX粒度对撞击感度和摩擦感度的影响．实验测试的RDX平均粒径为1．5～124μm,并在此粒度范围内分为5个粒度等级。其中撞击感度用特性落高法表示,摩擦感度用特性正压力表示。结果表明：炸药的撞击感度、摩擦感度均随粒度的减小而降低。从理论上分析了炸药粒度变化对机械感度影响的机理。     

喷雾干燥法制备微米级球形RDX复合颗粒及性能表征

以氟橡胶(F2602)为黏合剂,采用喷雾干燥技术制备了微米级RDX(黑索金)/F2602复合含能微球,并对其微观形貌、成分、热分解性和撞击感度等进行了探讨。研究结果表明:喷雾干燥法制备的RDX/F2602复合颗粒呈球形状结构,其粒径为0.5~7.0 mm,并且没有引入杂质;与原料RDX相比,喷雾干燥法制备的球形RDX/F2602复合颗粒之热分解表观活化能(E)从186.42 k J/mol降至183.55 k J/mol、热爆炸临界温度(Tb)从224.49℃升至235.37℃,并且其撞击感度明显下降[特性落高值(H50)从19.01 cm升至75.17 cm]。     

纳米Al对RDX基炸药机械感度和火焰感度的影响

采用机械混合法制备了含纳米Al的RDX基混合炸药,测试了其机械感度和火焰感度,用扫描电镜表征了纳米Al及其炸药的表面形貌,分析了感度变化的原因。结果表明,加入纳米Al后,RDX基炸药的撞击感度、摩擦感度和火焰感度增大;随着纳米Al含量的增加,撞击感度、摩擦感度和火焰感度明显增大;且含纳米Al炸药的撞击感度、摩擦感度和火焰感度均高于含微米Al炸药。纳米Al及含纳米Al炸药均存在微量团聚现象,在一定程度上影响了含纳米Al的RDX基炸药的感度。     

Pickering乳液聚合法制备TATB/HMX基复合微球

为了提升HMX的安全及应用性能,采用Pickering乳液聚合法,以固体粒子氧化石墨烯(GO)为稳定剂,分别以聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚苯乙烯(PSt)为黏结剂制备了两种TATB/HMX基复合粒子;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品进行了表征,并测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,制备的TATB/HMX基复合粒子均为表面均匀密实的球形颗粒,所含HMX和TATB的炸药晶型均未改变;与HMX原料相比,复合粒子的表观活化能(E_a)提高,其中TATB/HMX/PVAc/GO复合粒子的E_a提高了44.18kJ/mol, TATB/HMX/PSt/GO的E_a提高了40.5kJ/mol;撞击感度和摩擦感度明显降低,以PVAc为黏结剂更适合复合粒子的制备,其临界撞击能量由5.5J提升至60J,临界摩擦压力由128N提升至324N,说明制备的复合微球的热安全性和机械安全性大大提高。     

重结晶降低RDX感度研究

采用N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜作溶剂,对普通RDX进行重结晶.研究了不同溶剂对RDX晶体形貌、晶体内空穴、位错、残存溶剂的影响,通过扫描电镜和光学显微镜,分析了重结晶RDX晶体的结晶形貌和内部质量,用密度瓶法测试了晶体密度,用10kg落锤测定了撞击感度.结果表明,用二甲基亚砜重结晶制备的RDX有较好的晶体质量,撞击感度最低(54%),晶体密度达1.823g/cm3.     

超细RDX/Al混合炸药的制备及性能

以超细RDX为主体炸药,通过添加Al粉,干法工艺制备出超细RDX/Al混合炸药;对制得的样品进行了撞击感度、摩擦感度测试。实验结果表明,相对超细RDX,超细RDX/Al混合炸药的撞击感度和摩擦感度有一定程度的降低。     

纳米Al/RDX混合物的安全性

为提高含纳米Al固体推进剂和PBX炸药的安全性,利用DSC、SEM、机械感度、火焰感度等测试方法,探讨了混合方法、混合比例、包覆改性等因素对纳米Al/RDX混合物安全性能的影响。结果表明,与筛分混合法相比,通过溶液法混合,纳米Al能均匀分散于RDX表面,使纳米Al/RDX的热分解活化能和热爆炸临界温度分别增加8.7%和4.5%,热安定性也提高;随着纳米Al含量的增加,纳米Al/RDX混合物的摩擦感度和撞击感度均减小,而溶液混合法所得样品的撞击感度明显高于筛混法;采用氟橡胶、炭黑B包覆纳米Al后混合物的撞击感度降低到包覆前的18.4%。     

机械粉碎法制备纳米HMX及其机械感度研究

采用机械粉碎法制备了纳米HMX,用纳米激光粒度仪和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其粒度分布、颗粒的大小和形貌进行了表征,测试了原料HMX和纳米HMX的摩擦感度、撞击感度和冲击波感度.结果表明,制备的HMX粒径基本小于100 nm;与原料HMX相比,纳米HMX的摩擦感度有较大幅度降低,撞击感度和冲击波感度分别降低107.0％和62.1％,安全性明显提高.     

粒度对RDX热感度和火焰感度的影响

采用喷射细化法和滴加法,制备了3种粒度的黑素今(RDX)粉末.采用激光粒度仪、比表面积分析仪和扫描电子显微镜对样品进行了表征,对其火焰感度、慢烤热感度及热分解特性进行了测试,其中用50%的发火高度表示其火焰感度,用爆发点的温度表示其慢烤热感度.结果表明,随着RDX粒度的减小,RDX的火焰感度和慢烤热感度均逐步升高.从理...     

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。     

静电喷雾法制备TKX-50/Al/GAP含能微单元及其性能研究

为了获得钝感和组分均匀的含能微单元,采用静电喷雾法制备了TKX-50/Al/GAP复合微球;采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)和红外光谱仪(FT-IR)对其形貌结构进行了表征;采用差示扫描量热仪(DSC)测试了热分解性能;采用高速摄影仪测试其点火燃烧性能;根据GB/T 21567-2008、GB/T 21566-2008标准对其感度进行了测试。结果表明,静电喷雾法制备的TKX-50/Al/GAP含能微单元组分分布均匀,为粒径2~3μm的微球;与物理混合法相比,微球的表观分解热提高了860.7J/g,活化能升高了12.07kJ/mol,;静电喷雾法制备的微球点火延迟时间为11ms,燃烧时间为409ms;撞击、摩擦和静电感度与物理混合样品相比,分别降低了83J、80N和0.05J,表明静电喷雾法制备的TKX-50/Al/GAP含能微单元具有良好的安全性能。     

纳米HMX/微米RDX复合炸药撞击感度的性能研究

在超声波的环境下制备了不同配比的纳米HMX(奥克托今)/微米RDX(黑索今)复合炸药,并对纯RDX炸药和自制炸药的撞击感度进行了比较。结果发现,在实验配比范围内,纳米HMX/微米RDX复合炸药比纯RDX炸药敏感,且随HMX含量的增加,撞击感度降低。