CF_3SO_3H/H_2O喷射结晶制备纳米TATB

为获得粒度可控、纯度较高的纳米1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB),采用三氟甲磺酸为溶剂,去离子水为非溶剂,通过喷射结晶法制备了纳米TATB。研究了制备工艺及p H对TATB粒度和纯度的影响规律。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积测试、X射线衍射(XRD)、高效液相色谱(HPLC)和差示扫描量热(DSC)等对纳米TATB的形貌、比表面积、晶体结构、纯度和热分解特性进行了表征。结果表明,喷射过程中溶剂-非溶剂的体积比可以影响纳米TATB形貌和粒度,随着溶剂/非溶剂比例的减小,样品的粒径变小,颗粒更均匀;在溶剂与非溶剂的体积比为1∶50的条件下,可以获得粒径为60nm、颗粒均匀、比表面积为31.6 m~2·g~(-1)的纳米TATB。p H值对纳米TATB的纯度影响很关键,用水洗至p H=7,样品纯度可以达到98.1%。     

纳米TATB炸药贮存老化机理

为深入理解纳米三氨基三硝基苯(TATB)炸药在不同贮存环境下的稳定性,设计了90℃,不同湿度(10%RH、50%RH和90%RH)以及低气压(200 Pa)等多种贮存环境条件,借助中子小角散射(SANS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)等表征技术,对不同温度、温湿度及低气压环境纳米TATB微结构演化规律进行了研究。实验结果表明,纳米TATB经45℃、60℃和71℃热老化后,其比表面积均明显下降,且老化温度越高下降趋势越显著并出现部分晶体颗粒长大;湿热极端环境(90℃,90%RH)则显著影响纳米TATB晶粒贮存稳定性,经短期(5天)贮存纳米TATB即出现显著的颗粒长大现象,尺寸约1~3μm;纳米TATB经90℃低气压(200 Pa)环境贮存也出现晶粒长大并呈微米级片状结构;基于不同贮存环境条件的试验结果,分析了纳米TATB长大熟化机制,即纳米TATB表面能较高,在温度和湿度作用下部分TATB分子克服能垒,迁移、扩散并在晶粒表面重排长大。     

不同粒度TATB的热分解动力学研究

通过对不同颗粒度三氨基三硝基苯（TATB）在不同升温速率下的DTA表现，初步表征了TATB粒度变化对热分解速率的影响趋势。研究表明，极细颗粒TATB的热分解速率似乎有它与高压冲击起爆感度相似的特征。     

龙骨状纳米结构TATB的构筑与热分解动力学研究

基于纳米结构对材料性能的调控,采用溶剂/非溶剂法来构筑三氨基三硝基苯(TATB)的纳米结构。通过强的非溶剂效应和温度效应,制备得到龙骨状纳米结构TATB。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)与透射电镜(TEM)观察样品的微观形貌,X射线衍射分析(XRD)和激光粒度分析仪测试样品的晶相和粒径分布。结果表明,所得样品整体呈龙骨状结晶,晶型较原料TATB未发生改变,粒径分布为70～400 nm。不同升温速率下的热分析结果表明,龙骨状TATB的热分解峰温较原料TATB提前1.54～2.91℃,表观活化能(E_a)提高0.29 kJ·mol~(-1),对热刺激的敏感性降低;通过微分法计算得出龙骨状TATB的热分解机理为随机核化,每一粒子有一个核,而原料则为三维扩散,其动力学方程为球形对称的Jander方程。     

纳米TATB的绿色制备法

采用二甲基亚砜(DMSO)和绿色环保溶剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐,按质量比为70∶30混合作为溶剂,去离子水作为非溶剂,制备了纳米级TATB。采用扫描电镜、激光粒度分析仪和X射线衍射仪(XRD)对TATB的形貌、粒度和晶体结构进行了表征,并测试了样品的热分解性能和机械感度。结果表明:细化后的TATB粒度分布范围为51.9~65.5nm,平均粒径为58.4nm,晶型结构与原料相比没有改变;细化后TATB的活化能降低,说明细化后的TATB热稳定性降低;细化后的TATB撞击感度较原料有所提高,而原料TATB和细化TATB的摩擦感度都很低。     

氟聚合物溶液对TATB的润湿效果研究

用ＴＹ－８２接触角测定仪,测定了几种氟聚合物溶液与三氨基三硝基苯（ＴＡＴＢ）药片的接触角。结果表明：偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物Ｆ２６０２,Ｆ２６０３溶液对ＴＡＴＢ接触角较小;偏二氟乙烯与三氟氯乙烯的共聚物Ｆ２３１４溶液浓度为８％时,由于批准不同,润湿效果不同,随着浓度的降低,接触角变小;乙酸丁酯作溶剂时,Ｆ２３１４溶液对ＴＡＴＢ表面具有较好的润湿作用。     

中子衍射法测量TATB基PBX单轴压缩的内应力研究

1,3,5-三氨基-2,4,6三硝基苯(TATB)基高聚物粘结炸药(PBX)的内应力是造成其贮存开裂和低应力破坏的重要原因。为了验证用中子衍射分析TATB基PBX内部应力的可行性,在中子残余应力谱仪(RSND)上水平安装2 kN双丝杆拉伸台,用原位中子应力测量技术测量了不同负荷状态下的内部应力的变化。结果表明,TATB晶体的(002)晶面(29°衍射角)和(412)晶面(75°衍射角)可作为中子应力观测晶面。中子衍射测量晶格间距的变化(点阵应变)与对其施加的应力呈近似线性增加的关系,随着应力的增加,点阵应变随之增加。在较为复杂的原位压缩加载/卸载过程中,晶格应变结果与复杂的应力变化过程基本保持一致。中子衍射信号强度随路径指数衰减,中子衍射深度6 mm。     

TATB造型粉颗粒单轴压缩力学性能

为掌握三氨基三硝基苯（TATB）造型粉颗粒力学性能,设计了一种适用于X射线微层析成像系统的原位微米力学加载装置,利用X射线微层析成像技术对颗粒细观结构特征进行了无损表征,采用Hertz法向接触模型对单个造型粉颗粒力-位移关系进行了研究,获得了单个TATB造型粉颗粒的杨氏模量、屈服点、接触刚度、破坏荷载等力学参数与颗粒外形、孔隙形态、孔隙分布等结构特征。结果表明,单个TATB造型粉颗粒准静态法向压缩过程表现出弹性变形、弹-塑性变形与破坏崩塌三个阶段,颗粒内部尺寸小且空间结构分散的孔隙在颗粒变形过程中基本不发生变化,颗粒内部尺寸大且平行于加载方向的片状孔隙显著降低颗粒破坏强度,颗粒内部结构的差异对其压缩力学性能影响较大。     

粘结剂含量对热压TATB基PBX残余应力的影响

为了掌握粘结剂含量对高聚物粘结炸药(PBX)残余应力和宏观力学性能的影响规律,采用基于VKα靶的X射线衍射方法测试了F2314粘结剂含量为0~11%热压成型的TATB基PBX残余应力,采用巴西试验方法测试其宏观力学性能,并采用了TATB晶体-粘结剂包裹结构简化模型进行温度单一因素条件的残余应力数值模拟验证。实验结果表明:不含粘结剂的PBX,其残余应力为拉应力;随着PBX中粘结剂含量增加,残余应力逐渐减小,当粘结剂含量超过5%,其拉伸残余应力递减趋势增强;当粘结剂含量由7%增加到9%时,残余应力由拉应力转变为压应力;PBX力学强度随粘结剂含量增加而增强。残余应力模拟结果与实验结果具有相同变化趋势。     

TATB近太赫兹波段的吸收特性及其密度泛函理论计算

利用太赫兹时域光谱技术对三氨基三硝基苯(TATB)在0.2～2.5 THz频谱范围内的吸收光谱峰值进行了测量。采用密度泛函理论模拟计算了TATB的太赫兹频率特征吸收峰,结果表明,实测值TATB吸收光谱峰值位于1.65,2.22 THz处,计算值分别位于1.2,1.65 THz处。理论结果与实验结果对比发现,TATB在此波段有明显的特征吸收峰,并且理论与实验在某些特征吸收峰一致性好。     

亚微米TATB除酸方法比较

分别采用超声波震荡、加热下介质处理、稀碱处理等方法研究亚微米超细TATB夹杂酸的脱除.结果表明,超声波震荡法不利于亚微米TATB晶间酸的去除,有利于防止超细TATB粒子聚集;稀碱处理法能迅速降低细化料液的酸值,但仍不能有效去除晶体间夹杂酸,且处理后超细TATB样品灰分含量高;加热条件下有利于去除亚微米TATB晶间酸,却会造成亚微米TATB粒子团聚;以DMSO/水为介质,在加热条件下处理亚微米超细TATB样品,可控制pH值和粒度在许可范围.     

TATB结晶技术研究进展

介绍了TATB结晶技术的研究进展,包括冷却法重结晶和溶剂-非溶剂沉淀技术,所用溶剂主要有二甲亚砜(DMSO)、环丁砜、浓硫酸和强碱性溶剂。重结晶过程中通过控制不同的搅拌速度、降温速率和非溶剂加入速度,重结晶所得产品的形貌和粒径各不相同。同时介绍了TATB在合成过程中的首次结晶情况及重结晶产品的相关性能,讨论了溶剂对其重结晶的影响,并对今后TATB重结晶研究提出了新的思路。     

超声波在超细炸药制备中的应用

介绍了超声技术在超细炸药制备中的应用。超声振荡对炸药破碎、微细颗粒的分散、破聚及调节微粉孔隙度有很好的效果;超声辐射可抑制晶体长大,制备细颗粒TATB。     

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。     

HMX/TATB高聚物粘结炸药的热性能研究

用DSC和小药量固体炸药热爆炸临界温度法测定了以HMX／TATB为基的高聚物粘结炸药的热性能,研究了TATB、含氟粘结剂、铝粉、石蜡等组分对HMX热感度的影响。结果表明,单质TATB炸药只有一个放热峰,而TATB炸药中加入5％粘结剂后两个放热峰。在HMX／TATB高聚物粘结炸药配方中,当HMX含量达到40％以上时,DSC峰温与HMX峰温接近,TATB含量对HMX的1000s热爆炸临界温度有较大影响,当TATB含量在80％左右时,热爆炸临界温度显著提高。     

高速气流碰撞法制备超细TATB粒子的研究

采用高速气流碰撞法对TATB进行细化,借助SEM技术对超细TATB粒子形貌进行表征。实验得到了平均粒径0.35mm、计算比表面积21m2g-1以上的亚微米超细TATB粒子,粒子外形近球形。     

超声方式和分散时间对钼钨粉末粒度测量的影响

利用激光衍射法对钼、钨粉末进行粒度测量,分别从超声方式和超声时间上对测量条件进行研究。结果表明:对钼粉,宜在大功率超声装置上将样品分散10 min后进行测量;对于钨粉,宜在大功率超声装置上将样品分散20 min后进行测量。     

TATB基高聚物粘结炸药低温老化后的结构和热性能研究

将TATB基高聚物粘结炸药在0,－10,－20,－30,－40℃的条件下贮存120天,利用红外光谱测定其分子结构的特征,并 利用真空安定性试验、热失重以及差热分析测定低温贮存前后的热稳定性,结果表明：TATB基高聚物粘结炸药经低温贮存后分子结构没有发生改变,热稳定性较好,说明低温贮存对TATB基高聚物粘结炸药影响不大。     

TATB颗粒填充高聚物材料的热膨胀特性

用热膨胀仪分析了TATB颗粒填充高聚物材料(以下简称TATB基复合材料)的热膨胀特性,研究了TATB粒子尺寸、高聚物的动态力学性能与TATB基复合材料的热膨胀间的关系。结果表明,在室温到70℃间,复合材料的平均线膨胀系数(CTE)随填料TATB粒子平均粒径减小而变大;复合材料体系热膨胀性质的变化与高聚物基体的tanδ峰出现的位置有对应关系,在36℃处出现了tanδ的峰的共聚物F—23所对应复合体系的热膨胀曲线也出现了拐点。     

粒度对CL-20基炸药油墨临界传爆特性的影响

为研究微笔直写沉积装药技术条件下,炸药粒度对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)基炸药油墨临界传爆厚度的影响规律,分别采用机械球磨法和溶剂?非溶剂法对原料CL?20进行细化,得到了三种不同粒度的CL?20炸药,以水性聚氨酯(WPU)和乙基纤维素(EC)组成双组份粘结分散体系,制备了适用于微笔直写沉积装药工艺的CL?20基炸药油墨。分别采用激光粒度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对制备的CL?20炸药及相应的油墨成型样品的粒度分布和形貌进行了表征;采用X射线衍射仪(XRD)对油墨成型样品中CL?20的晶型进行了测试;利用楔形装药炸痕法测试了不同粒度CL?20炸药油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度。结果表明:机械球磨法制备的两种CL?20炸药呈近球形,表面光滑,中值粒径分别为140 nm和1.5μm,油墨成型样品呈蜂窝状,分散效果较好,横切面均匀致密;溶剂?非溶剂法制备的CL?20炸药呈纺锤形,中值粒径为15μm,油墨成型样品分散效果较差,炸药颗粒与粘结体系难以形成复合结构;XRD测试结果表明三种炸药油墨样品中CL?20均为ε型;成型油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度随着CL?20粒度的减小而减小,最小可达69μm,表明减小CL?20炸药的粒度能够显著增强其临界传爆性能。