HMX中晶体缺陷的获得及其对热感度和热安定性的影响

为了研究晶体缺陷对炸药性能的影响，采取急速重结晶手段，获得了缺陷类型和数目不同的HMX重结晶样品。利用SEM观察了样品的缺陷情况，并研究了晶体缺陷对炸药感度和热安定性的影响。HMX经过重结晶后，其5s延滞期爆发点降低了51℃—54℃，其热分解起始温度及相应的表观活化能明显降低，表明晶体缺陷使HMX的热感度增加，热安定性降低。     

HMX与RDX对TEX热安定性能的影响

采用真空安定性试验(VST)、布氏压力计法、5秒爆发点等实验方法对TEX以及TEX分别与HMX、RDX的混合物的热安定性进行了表征，并对其半衰期进行了理论推算，结果表明：TEX具有很好的热安定性能；RDX、HMX对TEX的热安定性能几乎无影响，彼此之间具有良好的相容性。     

HMX溶液结晶的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了温度对奥克托今（ HMX）在二甲亚砜（ DMSO）溶剂中结晶的影响。计算了278～378 K温度范围内DMSO和HMX的扩散系数、HMX与DMSO分子间结合能。模拟了298 K下HMX在DMSO溶液中的成核过程。结果表明,HMX与DMSO分子间相互作用主要为范德华力与静电力。358 K时二者的结合能最小为20246 kJ · mol-1,此时HMX分子最易成核,成核导致HMX的扩散系数下降。     

聚氨酯原位结晶包覆HMX的研究

为有效降低HMX的机械感度,采用聚氨酯与HMX原位结晶的方法对HMX进行包覆改性处理.借助扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、X-射线衍射、机械感度测试等方法表征改性前后HMX的粒子形态、粒径、晶型、撞击感度和摩擦感度.结果表明,原位结晶包覆处理后的HMX晶体质量得到明显改善,晶体形貌更规整、颗粒表面缺陷显著减少,β-晶型...     

动态真空安定性试验方法研究(Ⅳ):HMX的热分解

采用动态真空安定性试验( DVST)方法研究了奥克托今(HMX)的热分解过程,利用普适积分法和微分方程法得到了HMX热分解反应的活化能和指前因子.结果表明,不同恒温温度下HMX的热分解机理函数不同.在100 ～110℃范围内,HMX的热分解过程遵循三维扩散机理的Ginstling-Brounstein方程;在120 ～...     

HMX热分解动力学与热安全性研究

利用差示扫描量热法( DSC),获得了单质炸药奥克托今(HMX)热分解的特征参数,利用热重法(TG)得到HMX热分解的起始分解温度、各阶段的失重量、最大失重速率及对应的温度、最终残渣量、反应深度、反应速率等参数.将DSC、TG数据与Malek法相结合对HMX的热安全性进行了研究.结果表明,HMX在加热过程中先出现晶型转...     

炸药热安定性的讨论

用不同热分解测试方法的试验结果将炸药进行了模糊聚类,并对各类炸药的热安定性进行了讨论。结果表明,用该方法,可以综台比较炸药热安定性的优劣,为正确评价炸药的热安定性提供了依据。     

基于膜分离的HMX绿色结晶制备与表征

针对常规炸药结晶方法（蒸发、溶析及降温等）过饱和度均一性调控难、溶剂回收率低等问题,设计了基于压力驱动、错流过滤的有机溶剂纳滤（OSN）膜结晶装置,并用于奥克托今（HMX）的膜结晶工艺研究。探讨了关键工艺参量（温度、压力）对其结晶形态和粒度的影响,与蒸发结晶进行了晶体形貌、结构的对比。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）、热重-差示扫描量热仪（TG-DSC）等方法表征了2种方法重结晶后的HMX晶体。进一步考察了纳滤膜的长期操作稳定性,并将渗透回收的溶剂进行了再次膜结晶。结果表明,通过对温度与压力的优化控制,膜结晶工艺能够获得粒度分布窄（变异系数<46%）、晶体密度高（ρ_avg=1.8997~1.9004 g·cm^-3）及热稳定性优异的β-HMX。相较蒸发结晶,膜结晶过程中的过饱和度调控更易操作,制备的晶体形态更加均一;纳滤膜多次重复使用后,对溶剂中HMX分子的截留率仍能保持在92%以上,表现出良好的渗透选择稳定性;采用渗透回收的溶剂进行膜结晶仍能获得中值直径为34.92 μm、变异系数为37.22%的β型HMX晶体,表明该技术能够实现对结晶溶剂的高效回收再利用。     

混合溶剂结晶HMX粒度分级工艺研究

根据HMX能量高、热安定性好的优势,简述了其应用前景,以及粒度级配产品对于改善混合炸药装药性能的意义;说明了HMX在混合溶剂转晶过程中实现粒度分级的可能性,及其对于简化工艺过程、降低生产成本的必要性.运用热力学原理,分析了溶液过饱和度决定晶体粒度的作用机理,并从动力学角度阐释了搅拌的作用,从而为工艺条件的设计提供了方向性指导.在对比性试验和优化工艺条件的基础上,进行了中型放大稳定批试验,取得了理想的效果.试验结果表明,HMX转晶并粒度分级可以兼顾,混合溶剂可结晶出符合用户要求粒级的HMX产品.     

HMX分子与晶体结构性能研究进展

奥克托今(HMX)是目前使用最广泛的含能材料之一。本文综述了HMX的两种分子构象结构、电子结构性质、分子热稳定性以及HMX基晶体的堆积结构和热稳定性的研究进展。从分子角度、晶体堆积结构分析了HMX分子构象稳定性和HMX基晶体热稳定差异的本质,比较了不同分解机理的动力学和热力学数据。认为探索HMX不同晶型转化机理和热力学性质,制备新型HMX共晶并深入理解其形成机制,以及建立更准确的模拟计算方法是未来的研究重点。     

HMX晶体形貌预测

采用附着能(AE)和BFDH(Bravais-Friedel-Donnary-Harker)模型预测了HMX的β和α晶型的晶体形貌,确定了形态学上重要的生长晶面,β-HMX为(020)、(011)、(10-2)、(11-1)、(100),α-HMX为(040)、(220)和(111).各个晶面的表面结构分析表明,(100)和(111)为强极性晶面,(020)、(011)、(11-1)以及(220)为极性晶面,而(10.2)和(040)为非极性晶面.据此可预测在强极性的质子溶剂中,(100)和(111)将成为形态学上重要的晶面,(020)、(011)、(11-1)以及(220)的显露面可能增加,(10-2)和(040)面则将变小甚至消失,而在非极性溶剂中则可能刚好相反.     

晶形控制剂对HMX炸药晶体生长影响的实验研究

为了防止奥克托今(HMX)炸药晶体聚集和长大,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为晶形控制剂,二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,去离子水为非溶剂,采用喷射结晶超细化方法和热干燥方式,研究了PVP的不同添加量对HMX晶体生长的影响。利用场发射扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对PVP-HMX的形貌和官能团进行了表征。用标准方法 GJB772A-1997测试了其撞击感度。结果表明,PVP的添加量为0.4%时,HMX的晶体粒径分布与热干燥前一致。HMX颗粒为近球形,其粒径分布在1～3μm。HMX红外峰没有出现新的官能团峰。PVP-HMX的特性落高H50比原料HMX提高了248.3%。     

HMX晶体内部孔隙率、缺陷类型及颗粒度对冲击波感度的影响

采用标准隔板试验方法分别研究了HMX的晶体内部空隙(用晶体表观密度表征)、颗粒度、形貌和缺陷类型对冲击波感度的影响规律.冲击波感度测试采用隔板试验,药柱配方为HMX/食用油(76/24),药柱采用液体填充方式制备.隔板试验研究表明:随着非孪晶HMX晶体表观密度在1.8992 ～1.9016 g·cm-3范围内增加,炸药...     

升温速率对HMX炸药凝聚相热分解过程的影响研究

采用原位红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)在5,10,20,40℃·min-1四种不同升温速率下的热分解行为.研究结果表明随着温度的升高,C-N键的断裂速率远高于N-N键的断裂速率,表明C-N键的断裂是HMX的主要断键方式,在C-N键的断裂中伴随着N-N键的断裂.在5℃·min-1升温速率下,断裂的HMX环发生分子内结合,在10,20,40℃·min-1升温速率下,断裂的HMX发生分子间成环,重新形成稳定的八元环结构     

AcAn对奥克托今热稳定性的影响研究

1,9-二乙酰氧基-2,4,6,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂壬烷(AcAn)是奥克托今(HMX)制备过程中产生的一种主要杂质,研究AcAn对HMX热稳定性的影响具有重要意义。基于B3LYP/6-311+G**水平全优化了AcAn的几何结构,得到船式和椅式两种稳定结构;在B3P86/6-31G**水平计算了AcAn中N—NO₂键的键离解能（BDE）,研究发现,AcAn两端与乙酰氧基相邻的硝胺N—NO₂键 容易断裂。采用差热分析（DTA）技术研究了AcAn的热分解及其含量对HMX热稳定性的影响,结果表明：HMX和AcAn的相容性差,为4级;HMX安定性最好,AcAn安定性差,AcAn含量为50%时,安定性最差;HMX产品中混有AcAn,使得HMX储存热稳定性变差,使用性能也变差;当AcAn含量高于50%时,HMX产品性能变化最大。根据双等双步法推导AcAn和HMX的最概然机理函数,热分解反应机理函数为化学反应RO(n)机理,积分函数形式为g(a)=1-(1-a)^1-n1-n,微分形式为f(a)=(1-a)ⁿ ,n=2.     

粒度对HMX热感度及火焰感度的影响研究

采用喷射细化法和滴加法,制备了3种粒度的HMX粉末.采用激光粒度仪和扫描电子显微镜(SEM)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,并计算了3种HMX样品的热分解动力学参数及热爆炸临界温度.结果表明,随着HMX d_(50)的减小,HMX的火焰感度和慢烤热感度都逐步升高;而HMX的表观活化能和热爆炸临界温度随其d_(50)的增大而逐渐升高.     

二硝基乙腈钾盐的合成、热行为及晶体形貌

以氰基乙酸乙酯为原料,通过亚硝化、硝化?水解反应,合成了二硝基乙腈钾盐,总收率为76.93%。其结构用红外光谱、核磁共振和元素分析表征。通过添加不同表面活性剂、改变降温速率和搅拌转速等手段,制备了不同形貌的二硝基乙腈钾盐样品。用DSC研究了不同晶体形貌的二硝基乙腈钾盐的热分解过程,并测试了其机械感度。结果表明,二硝基乙腈钾盐的晶体形态对样品的热分解过程影响不大。加入表面活性剂聚乙二醇(400)后得到的二硝基乙腈钾盐样品的感度最低(撞击感度为8%,摩擦感度为12%,H_(50)129.5 cm)。     

HMX晶体的受限生长

采用缓慢蒸发结晶法,在毛细管与培养皿中制备了圆柱状、片状HMX晶体。采用光学显微镜和粉末X射线衍射仪对晶体形貌与晶型进行表征。结果表明,两种形貌HMX晶体均表现出(011)、(022)、(033)一组明显的特征衍射峰,证明(011)晶面显露。受限结晶可作为控制HMX晶体形貌的一种手段。