液滴微流控技术制备亚微米级HNS基PBX复合微球

为了获得形状规则、流散性好和粒径均一的球形化造型粉,采用液滴微流控技术,研究了不同黏结剂对2,2’,4,4’,6,6’-六硝基二苯基乙烯(HNS)复合微球性能的影响。分别选取氟橡胶(F₂₆₀₄)、硝化棉(NC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)对亚微米HNS进行球形化造粒制备,成功制备出亚微米级HNS/F₂₆₀₄(95/5)、HNS/NC(95/5)和HNS/GAP(95/5)复合微球。通过扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积、热分析仪、真密度测试仪和机械感度测试仪等对微球进行测试和表征。结果表明：3种黏结剂均能制得球形度高、单分散性好、粒径分布窄的HNS复合微球,平均圆形度分别为0.934,0.915,0.925,D₅₀分别为45.39,58.68,45.43μm(跨度均小于0.55),热分解峰温分别为354.44,349.53,339.37℃。球形化过程使微球真密度分别增加到1.9408,1.9383,1.9204 g·cm^-3,有效提高了HNS装药性能。微球堆积形成的锥角分别为27°,24.3°,24°...     

黏结剂对喷雾干燥FOX-7基PBXs的性能影响

为研究喷雾干燥制备高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosives,PBXs)的包覆机理和黏结剂种类及含量对PBXs性能的影响,分别以聚酯型热塑性聚氨酯(Estane 5703)、氟树脂(F₂₃₁₄)、氟橡胶(F₂₆₀₂)和丙烯酸酯橡胶(ACM)为黏结剂,采用喷雾干燥技术制备细化FOX-7和含有不同黏结剂种类和含量的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)基PBXs。分别采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、撞击感度测试仪测试样品的表面形貌、晶型、热分解特性和撞击感度,研究黏结剂种类和含量对FOX-7基PBXs性能影响。结果表明,喷雾干燥包覆样品晶型均为α-FOX-7;Estane 5703包覆样品拥有最佳的球形度、表面光滑度和机械安全性,但表观活化能降低10.61%,F₂₆₀₂包覆样品的热稳定性好,二者作为黏结剂均可有效降低FOX-7的撞击感度;黏结剂含量为3%～5%时,FOX-7基PBXs造型粉颗粒表面光滑,包覆黏结效果好;黏结剂含量为5...     

GAP/NC基发射药的不敏感性能

低敏感发射药的研究对于提高武器系统的生存能力和安全性能有重要的意义。以硝化棉(NC)和低感聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为黏结剂、低感N-丁基硝氧乙基酰胺(Bu-NENA)为含能增塑剂、黑索今(RDX)为高能填料,石墨为导热助剂,制备了一种发射药(IM发射药)。对其理化、燃烧、力学和感度性能进行研究,通过慢速烤燃、快速烤燃、子弹撞击、破片撞击以及殉爆试验对该IM发射药的不敏感性能进行评估。结果表明,该IM发射药在定容燃烧下燃烧过程稳定,实测火药力为1050 kJ·kg^-1,理论爆温为2677 K;-40℃下抗冲击强度和抗压强度分别为8.2 kJ·m^-2和131.5 MPa;与太根发射药的感度相比(H₅₀=16.33 cm,P=100%,V₅₀=2.02 kV),IM发射药的撞击(H₅₀=62.62 cm)、摩擦(P=28%)和静电感度(V₅₀=1.95 kV)有明显降低;IM发射药在慢速烤燃、快速烤燃、子弹撞击、破片撞击以及殉爆试验中均未发生爆燃或爆炸,只发生...     

微流控技术制备叠氮化铅起爆药及其改性

针对常规叠氮化铅(Pb(N₃)₂,LA,Lead Azide)制备工艺存在自爆风险等问题,采用旋T型微流控芯片提供的微通道作为微反应器,借助其分子间扩散距离短、比表面积大、连续流动等特点,在微通道反应器内制备了微纳米尺度的LA起爆药,并使用聚焦型液滴微流控芯片对制备的LA起爆药进行了球形化改性处理。研究了反应物流速、有机溶剂、晶型控制剂等因素对产物的影响,并采用SEM、XRD、DSC等手段对产物进行了表征,对比了微流LA、微球LA与常规粉末LA的感度及爆炸性能。结果表明,通过控制微流控反应参数,可有效控制LA起爆药产物粒径,且制备的LA起爆药均为α型晶体;LA起爆药经球形化改性后,显著提高了其撞击感度H₅₀(25.5 cm到12.1 cm)、降低了静电火花感度E₅₀(1.98 kV到2.97 kV)和火焰感度L₅₀(26.3 cm到16.1 cm),同时提高了爆压(升高63.6%)。基于微流控技术的LA起爆药制备和改性是一种安全高效方法,为敏感起爆药的可控制备和调控提供了新思路...     

喷雾干燥工艺条件对HMX/F_(2602)核壳复合微球粒度的影响

采用悬浮喷雾干燥法将偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物(F_(2602))包覆于HMX颗粒表面,制备了HMX/F_(2602)核壳复合微球。采用共混溶液喷雾干燥法制备了HMX/F_(2602)复合微球。探讨了进口温度、进料速率和料液浓度等悬浮喷雾干燥工艺条件对HMX/F_(2602)核壳复合微球粒度的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪和撞击感度仪表征了两个样品的形貌、粒度和撞击感度。结果表明,悬浮喷雾干燥法的优化工艺条件为:入口温度85℃,进料速率3 m L·min~(-1),料液浓度2%。HMX/F_(2602)复合微球有内部缺陷,中值粒径为4.75μm。HMX/F_(2602)核壳复合微球为实心球状,中值粒径1.23μm。HMX/F_(2602)复合微球和HMX/F_(2602)核壳复合微球的撞击特性落高分别为31.23 cm和41.37 cm,显示HMX/F_(2602)核壳复合微球有更好的性能。     

NC/F2602/RDX复合微球悬浮组装成型及其性能研究

为了提升RDX基PBX造型粉的包覆效果和质量一致性，采用膜乳化技术制备出乳滴直径均一的水包油型粘结剂(NC/F₂₆₀₂)乳液，将超细RDX颗粒悬浮于乳液体系中，通过驱除乳滴中的溶剂，实现NC/F₂₆₀₂/RDX含能微球的悬浮组装成型。对样品形貌、粒度分布、晶型和热分解性能进行表征，并对不同样品的撞击感度进行测试。结果表明：NC/F₂₆₀₂/RDX复合物呈球状，包覆致密且粒度分布较窄，晶型未发生改变。相比超细RDX,NC/F₂₆₀₂/RDX复合微球的表观活化能由162.25k J·mol^-1升至165.98k J·mol^-1，热爆炸临界温度仅降低了0.01℃；复合微球的撞击安全性显著改善，特性落高H₅₀由47.3cm升至62.5cm。     

新型二硝酰胺根多氮含能铜配合物的合成与表征

为了高效地制备低感度、环保的含能燃速催化剂,以二硝酰胺铵(ADN)为前体,经离子交换反应得到二硝酰胺酸(HDN),该反应液与碱式碳酸铜(Ⅱ)反应制备二硝酰胺铜(Ⅱ),再与富氮配体(氨、咪唑、4-氨基-1,2,4-三唑-5-酮)进一步合成获得了3种含能金属配合物[Cu(NH₃)₄(DN)₂]、[Cu(IMI)₄(DN)₂]、[Cu(ATO)₄](DN)₂。利用X射线单晶衍射、红外光谱、元素分析等方法准确表征了3种配合物的结构,测定了3种配合物的热稳定性、吸湿性、撞击感度、摩擦感度、静电火花感度以及[Cu(IMI)₄(DN)₂]对推进剂燃速的提升效果。结果表明3种配合物的热稳定性均满足固体推进剂的应用要求,初始分解温度均大于140℃。3种配合物的吸湿性有明显改善,仅为原料ADN的2%～5%。配合物[Cu(IMI)₄(DN)₂]的感度最低,撞击感度28....     

纳米碳酸锶/高氯酸铵复合粒子的制备及其撞击感度和热分解性能研究

利用超声辅助共沉淀法制备纳米碳酸锶（SrCO₃）,通过溶剂-非溶剂法制备纳米碳酸锶/高氯酸铵（SrCO₃/AP）复合粒子。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪(XRD)分别对纳米SrCO₃的形貌、粒径、晶型和纳米SrCO₃/AP复合粒子的复合效果进行表征。对纯AP和纳米SrCO₃含量分别为2%、4%、6%的SrCO₃/AP复合粒子进行撞击感度测试;采用差示扫描量热仪分别对纯AP、纳米SrCO₃/AP复合粒子和相同比例的纳米SrCO₃与AP的简单混合物进行热分析。通过马弗炉将纳米SrCO₃/AP复合粒子分别在350 ℃和500 ℃下煅烧1 h,对煅烧后的产物作XRD表征,研究纳米SrCO₃的作用机理。结果表明：采用超声辅助共沉淀法制备出的纳米SrCO₃为类球形,粒径在60 nm左右,晶型为斜方晶系;制备出的纳米SrCO₃/AP复合粒子中,微米级的AP表面均匀分布着纳米SrCO₃,纳米SrCO₃的加入会使AP的撞击感度增加;通过两种不同方式添加的纳米SrCO₃均能升高AP的高温分解峰温度,对AP的低温分解没有影响;与纳米SrCO₃和AP的简单混合物相比,纳米SrCO₃/AP复合粒子中AP的高温分解峰值温度升高6.02 ℃,将纳米SrCO₃与AP进行复合后可以提高纳米SrCO₃对AP高温分解的负催化作用。     

超细HNS/HMX混晶的制备与性能

为提高超细六硝基茋HNS(HNS-Ⅳ)输出能量,采用溶剂/非溶剂法制备超细HNS/HMX混合晶体,并进行形貌表征及性能研究.结果表明: 混晶中的HMX细化晶体依然为β型,并被HNS超细粒子包覆在核内;HNS-Ⅳ与超细HNS/HMX比例为80/20和70/30时,其性能测试结果为: 比表面积(SBET): 14.25 m2·g-1、9.98 m2·g-1、9.56 m2·g-1;撞击感度: 52%、76%、78%;摩擦感度: 14%、16%、19%;起爆能: 0.49 J、0.50 J、0.58 J.     

液滴微流控技术制备TATB基PBX复合微球

为了调控高聚合物黏结炸药（PBXs）的形貌、粒径分布和涂层包覆效果,采用高灵敏度的液滴微流控技术制备了TATB/F2602微球。研究了黏结剂含量和流量大小对TATB/F2602微球的形貌和粒径的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、比表面积、DSC和TG等测试方法,系统研究了微球样品的形貌、结构、成分和热行为。结果表明：黏结剂含量为5%时微球具有光滑表面、规则球形形状和高单分散性,平均圆形度为0.921（跨度为0.040）;通过调控流量比逐渐增大,微球样品D50从51.73μm减小到44.31μm,且粒径分布窄（跨度小于0.4）;氟橡胶（F2602）均匀分布于TATB微球内部和表面,均匀地包覆TATB颗粒使微球样品热分解延后4.08℃;与原料TATB相比,球形化过程使TATB/F2602真密度增加到1.9780 g·cm-3。液滴微流控技术可以有效调控炸药微球的形貌和粒径,为高聚物黏结炸药的球形化制备提供参考。     

KClO4/Ag复合粒子的制备与性能

为提高高氯酸钾(KClO₄)使用安全性能,通过葡萄糖和银氨溶液化学反应对KClO₄颗粒表面进行改性处理,制备了高氯酸钾/银(KClO₄/Ag)复合粒子。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)等表征手段分析了改性前后的颗粒形貌、物相组成、热分解温度、机械感度等性能。结果表明,KClO₄/Ag复合粒子球形化效果明显,表面光滑,无明显棱角,在保留KClO₄原有的安定性好、分解温度高等优点基础上,还具备了银金属特性;与原料KClO₄相比,KClO₄/Ag复合粒子机械感度明显降低,摩擦感度爆炸概率从90%降低至50%,撞击感度爆炸概率从70%降低至40%;同时,KClO₄/Ag复合粒子的热分解性能与原料KClO₄相比明显不同,放热峰提前了12℃,且分解效率更高。     

防潮黑火药制备与性能研究

为解决黑火药长期贮存中因吸湿引起的性能变化问题，分别以氟橡胶、虫胶为防潮剂，TNT、RDX为感度和能量调节剂，设计了3种防潮黑火药的配方。以丙酮为溶剂，采用溶剂蒸发-重结晶法制备防潮黑火药，并对其吸湿性、机械感度、5s延滞爆发点等进行测试。结果表明：防潮黑火药的最佳配方为：w_黑火药∶w_虫胶∶w_TNT=97.5∶2.0∶0.5；相比原料黑火药，该防潮黑火药的吸湿性降低了1.7%，撞击感度相同，摩擦感度降低了4%,5s延滞爆发点降低了5℃，而堆积密度、静电感度、爆热基本不变。研究表明设计的防潮黑火药提高了黑火药防潮性能及安全性能。     

高纯纳米HNS的制备与表征

采用溶液急冷重结晶和溶剂非溶剂重结晶相结合的方法得到了2,2′,4,4′,6,6′-六硝基茋(HNS)高纯纳米颗粒.经过纳米化后,HNS的颗粒形貌更为圆滑,粒度分布处于58.9～231.6nm之间,纯度由90.1％提高到99.44％,比表面积为19.27m2·g-1.撞击感度测试表明,纳米HNS的撞击感度较之原料HNS有所降低,冲击片感度提高.     

共轴聚焦型微流控装置剪切高粘溶液连续制备双基球形发射药

为了探索连续化生产粒径可控的百微米范围内双基球形发射药工艺条件,以质量分数为10%的双基发射药溶液为分散相,采用共轴聚焦型微流控装置制备了400～700μm范围内粒径可控的双基球形发射药,并研究了两相流量比(Q_c/Q_d)、芯片尺寸对其粒径和形貌的影响。通过扫描电镜、光学显微镜、密闭爆发器等测试方法,表征了样品形貌、粒径分布和定容燃烧性能。结果表明：随两相流量比(Q_c/Q_d)减小,相同芯片下制备样品的中位粒径(D₅₀)先增大后减小;随芯片的连续相或分散相通道内径增大,相同两相流量比下制备样品的D₅₀依次增大。当分散相通道内径为0.85 mm,连续相通道内径为2.00 mm,两相流量比为200.00时,制备的样品单分散性好、表面光滑、内部密实、球形形状规则(平均球形度φ_K=0.949)且粒径分布窄(跨度span=0.09),其D₅₀为539.94μm,平均颗粒密度ρ为1.601 g·cm^-3。密...     

液滴微流控技术制备DAAF/氟橡胶复合微球

利用液滴微流控技术，以活性剂浓度为0.5%的水溶液为连续相，以DAAF的乙酸乙酯溶液为分散相，通过流体聚焦式微通道制备了DAAF/F2602复合微球，研究了两相流速比、分散相浓度以及活性剂种类对DAAF/F2602复合微球的颗粒形貌、粒径以及圆形度的影响，得出了最佳工艺条件，并与水悬浮法进行了对比。研究结果显示，流体聚焦式微通道制备的最佳工艺为悬浮液浓度为4%、两相流速比为16∶1、活性剂为CTAB。2种制备方法所得样品的DAAF晶型均未发生改变，撞击感度均大于100 J，摩擦感度均为0%大于360 N，表明2种样品安全性能良好。其中液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球的粒径为20.22~53.85 μm，小于水悬浮法所得复合粒子的粒径（121~356 μm），且粒径分布更加均匀，热分解峰峰温也延后了6.45 ℃，活化能增加了6.12 kJ·mol^-1，热稳定性提高。液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球堆积形成的锥角为34°，小于水悬浮法所得复合粒子堆积形成的锥角（40°），流散性好。     

黏结剂对B/KNO3微笔直写样品成型效果及燃烧性能的影响

为了设计点火燃烧性能良好且兼容微笔直写工艺的B/KNO₃(BPN)点火药配方,分别以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(F₂₃₁₁)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(F₂₆₀₂)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯(F₂₄₆₁)、乙基纤维素(EC)、硝化纤维素(NC)、PVDF/NC为黏结剂,设计和制备了7种BPN基点火药油墨,并采用微笔直写装药工艺直写成型,考察了黏结剂种类对样品成型效果、点火燃烧特性和热分解特性的影响。结果表明,黏结剂组分的变化会导致BPN油墨的稠度指数表现一定的差异性,其稠度指数顺序为EC/B/KNO₃>PVDF/B/KNO₃>PVDF/NC/B/KNO₃>NC/B/KNO₃>F₂₃₁₁/B/KNO₃>F₂₆₀₂/B/KNO₃>F₂₄₆₁/B/KNO...     

微流控技术制备微米级DAP-4基含能复合微球及性能研究

为提高分子钙钛矿含能材料（DAP-4）的装药工艺安全性,采用同轴型液滴微流控技术,改变黏结剂聚叠氮缩水甘油醚（GAP）和硝化纤维素（NC）的复合比例（占DAP-4质量的2%）实现了DAP-4基含能复合微球的球形化造粒。通过扫描电镜、X射线衍射仪、差热扫描量热仪、热失重分析仪、高速摄影、撞击感度测试仪和摩擦感度测试仪等系统测试和分析了样品的宏微观形貌、晶体结构、热性能、燃烧性能、机械感度等。结果表明：黏结剂GAP与NC的比例为4∶1时,DAP-4基复合微球（GN41）的球形化效果最好;对DAP-4进行球形化造粒后不会改变其晶体结构,热分解峰温略有提前;DAP-4基复合微球的燃烧时间比原料有轻微延长,总体依然表现出非常平稳的持续燃烧,保留了其优异的燃烧性能;GN41微球在降低机械感度的同时显著改善了流动性,提高了装药工艺安全性。     

Zr/Pb3O4微胶囊化的制备及其性能

为了提高锆/四氧化三铅(Zr/Pb₃O₄)混合药剂的混合均匀性和工艺安全性,以海藻酸钠(SA)为微胶囊黏合剂,通过液相连续流混合,在水相中利用SA与Ca²⁺交联生成海藻酸钙(CA)凝胶,制备了CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊和传统工艺制备的NC/Zr/Pb₃O₄颗粒进行形貌、粒度、球形度、流散性以及假密度等表征,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊平均粒径为517.10μm,方差为44.21μm,球形度为0.90,安息角为27.44°,粒径均一,球形度良好,流散性好。对CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊进行火焰感度、燃速、火焰长度以及感度测试,表明CA/Zr/Pb₃O₄微胶囊火焰感度为65.38 mm,低于Zr/Pb₃O<...     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物为基的耐热混合炸药性能

分别制备了以2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)为基,加入氟橡胶F2311、氟橡胶F2603及其两种混合物黏结剂和增塑剂组成的三种耐热混合炸药,进行了耐热性、感度、成型性、爆炸能量和破甲威力性能测试。结果表明,三种以ANPyO为基耐热炸药有良好的耐热性能,可以在200～250℃温度条件下使用;成型性能良好;机械感度比较接近,均低于单质ANPyO,撞击和摩擦感度最小值分别为10%和24%;爆速和破甲性能均高于以PYX基的混合炸药,爆速提高约400m.s-1,破甲深度提高约30mm。     

微纳米HMX基PBX力学、导热性能及药片撞击感度

为了研究微纳米尺度下颗粒尺寸对于炸药撞击感度的影响规律及作用机制,将三种奥克托今(HMX,粒径为100~300 nm,1~2μm,10~20μm)基高聚物粘接炸药(PBX)造型粉压制成表观密度分别为1.74 g·cm~(-3)与1.50 g·cm~(-3)的PBX样品,研究了HMX粒径与表观密度对PBX样品压缩力学性能、导热性能以及药片撞击感度的影响。使用扫描电镜观察了样品受落锤撞击前后的微观形貌,并通过自行设计的试验装置测试了落锤撞击加载过程中样品的受力情况。结果表明,PBX样品的压缩强度、压缩模量、导热系数及热扩散系数均随HMX粒径的减小而显著增大。在相同表观密度下,PBX样品的撞击感度随HMX粒径减小而明显降低;对于含同种粒径HMX的PBX样品,撞击感度随表观密度的增加而略微升高。撞击作用下HMX粒径较大的样品主要发生孔穴压缩与颗粒破碎,HMX粒径较小的样品主要发生颗粒层的剪切滑移。在相同撞击条件下,作用于试样力的峰值随表观密度的增大或粒径的减小而增大。认为炸药颗粒细化所带来的撞击感度降低是细化后炸药内部孔隙尺寸减小、孔隙结构均匀化程度提高以及导热性能提升等因素共同作用的结果。