超细A5传爆药制备工艺的改进

为解决水悬浮分散包覆工艺制备超细A5传爆药时存在撞击感度高、制备工艺流程长、超细RDX团聚等问题,采用溶剂蒸发法制备工艺,以硬脂酸(SA)为钝感包覆剂、无水乙醇为溶剂和悬浮剂制备了超细A5传爆药。对两种工艺制备的样品进行了扫描电镜观察、撞击感度测试和SA含量测定。结果表明,溶剂蒸发法制备的超细A5传爆药包覆更均匀,粒径为2.17~10.72μm。与水悬浮分散包覆工艺所得超细A5传爆药相比,溶剂蒸发法工艺所得超细A5传爆药撞击感度的特性落高由18.62cm提高到32.69 cm,SA的损失率由0.120%减少为0.046%,显示感度低和成分控制更准确。     

氟橡胶包覆层对纳米铝粉性能的影响研究

氟橡胶包覆改性纳米铝粉是近年来含能材料领域的研究热点。为了获得包覆层对纳米铝粉性能的影响规律,将电爆法制备的铝粉包覆5%、10%、15%3种不同含量的氟橡胶,并引入钝化纳米铝粉进行对比研究。利用扫描电镜、透射电镜、物理吸附分析仪、X射线光电子能谱仪及同步热分析仪表征改性前后纳米铝粉的表观形貌、包覆层厚度、比表面积、表面元素价态以及热响应行为,测定活性铝含量和燃烧热。结果表明：改性纳米铝粉形貌规整、粒径分布均匀,比表面积略高于钝化纳米铝粉;氟橡胶包覆层通过化学键吸附在铝粉表面,增强了纳米铝粉的热稳定性,阻止了纳米铝粉的进一步氧化,使其活性铝含量高于自然失活的纳米铝粉,最高达到85.85%;受氟橡胶包覆层的影响,改性纳米铝粉的燃烧热高于钝化纳米铝粉。     

纳米Al/PS微胶囊中铝粉含量及活性分析

采用优化的工艺条件,制备了不同铝粉含量的纳米铝粉/聚苯乙烯(Al/PS)微胶囊,随着铝粉添加量的增加,铝粉的包覆率逐渐降低。纳米Al/PS微胶囊呈球形,表面光滑无明显缺陷,粒子与粒子之间分散性很好。对纳米铝粉复合前后的活性变化进行了实验分析,结果表明,不同纳米铝粉含量的纳米Al/PS微胶囊中的活性铝含量基本相同,未经贮存、自然条件下密闭贮存30 d及氧气罐中贮存30 d后,活性铝含量分别为76.07%,76.06%和74.81%,纳米铝粉被PS包覆后可长期保持活性。     

聚乙烯醇原位包覆铝粉结构表征及活性铝含量测定

针对氧化铝外壳导致纳米铝粉反应活性下降的问题,尝试在电爆炸制备纳米铝粉的同时直接用聚乙烯醇(PVA)包覆。利用扫描电镜、透射电镜、动态光散射激光粒度仪、X射线光电子能谱仪及同步热分析仪表征样品的表观形貌、粒度分布,表面元素价态以及热响应行为。依据有色金属行业标准YS/T 617.1—2007,分别对微米铝粉、纳米铝粉及原位包覆产物的燃烧热和活性铝含量进行测定。研究结果表明：PVA原位包覆铝粉具有多核结构,球形度良好;包覆样品活性铝含量达到84.27%,比纳米铝粉提高了22%,PVA包覆有效降低了氧化铝外壳的生长厚度;与微米铝粉相比,包覆样品氧化反应起始温度低（548.6 ℃）,释能迅速;PVA原位包覆铝粉兼具高反应活性和快速释能效应,在含能材料中具有潜在的应用优势。     

溶液参数对n-Al/F2604复合粒子微观形貌的影响机制

为了揭示氟橡胶对纳米铝粉的包覆机理,以静电喷雾技术,利用不同溶剂(乙酸乙酯和丙酮)制备了不同氟橡胶(F2604)含量的复合粒子,用扫描电子显微镜(SEM)表征了复合粒子的形貌,采用实验与分子动力学模拟相结合的方法研究了溶液参数对n-Al/F2604复合粒子微观形貌的影响。结果表明,丙酮作为溶剂可使得复合粒子形貌更为均匀规整,氟橡胶含量小于13%时,复合粒子直径随着氟橡胶比例增加而增大;当氟橡胶含量继续增加,复合粒子粒度分布变得不均,形状不规则,出现明显的纺丝现象。氟橡胶在溶剂中的扩散系数是影响其包覆纳米铝粉时分子链形态的重要因素之一,因此,在选择溶剂时应当遵循"氟橡胶扩散系数大"原则;氟橡胶与纳米铝粉的单位结合能主要由静电力作用能(75%～93%)和范德华作用能(6%～22%)组成,氟橡胶含量通过分子间静电力作用对复合粒子微观形貌产生影响。     

硬脂酸包覆的α-AlH_3:制备及其静电感度

为降低α-AlH_3静电感度,选用硬脂酸(SA)作为包覆材料,采用溶剂-非溶剂法对α-Al H3进行表面包覆。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、元素分析和扫描电子显微镜(SEM)对包覆前后α-AlH_3的结构和形貌进行表征。按GJB5891.27-2006采用静电火花感度仪JGY-50Ⅲ对包覆前后样品的静电感度进行测试。结果表明:硬脂酸在α-AlH_3表面形成均匀完整包覆层,包覆后的α-AlH_3样品晶体结构和形貌均未发生变化,E50由未包覆前的367mJ降低至测试上限5390mJ时未见发火,包覆使其静电感度降低。     

Al/HTPB含能复合粒子的制备及表征

为保护铝粉在固体火箭推进剂中的活性,增加超细铝粉与固体推进剂其它组分的相容性,以端羟基聚丁二烯(HTPB)为包覆剂,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,包覆了表面活化、粒径为2 μm左右的超细铝粉,制备了Al/HTPB含能复合粒子。研究了氨基硅烷偶联剂KH-550改性铝粉及包覆剂用量对包覆铝粉形貌和粒径的影响。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)、激光粒度仪、热重-差热分析(TG-DTA) 表征了 Al/HTPB复合粒子。结果表明:超细铝粉经KH-550改性且包覆剂用量为1.5%时,Al/HTPB含能复合粒子的包覆膜更均匀,低于400 ℃时,HTPB包覆层能防止铝粉的氧化,在400～525 ℃范围内HTPB能迅速燃烧,迅速释放出包覆的活性铝。     

CuO/Al复合粒子的结构与性能研究

为提高铝粉粒子的燃烧效率,采用化学均匀沉淀法制备了Cu O包覆铝粉的复合粒子,使用扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱对复合粒子的结构和化学成分进行了表征,并使用同步热分析对比了包覆前后的燃烧性能。结果表明改性后的铝粒子表面形成了一层厚度约543.8nm的非晶态Cu O,其在空气中的燃烧反应程度比纯铝粉提高了32.5%。     

推进剂用纳米膜包覆金属Al粉研究

在活化后的微米金属铝粉表面包覆了一层对固体推进剂组分热分解有催化作用的纳米膜,成功防止了金属铝粉的进一步氧化,有利于高能固体推进剂中活性金属铝粉含量的提高.通过对包覆有纳米膜的复合金属铝粉的SEM、TEM和XPS分析表征,发现纳米膜对微米金属铝粉形成了很好的包覆,包覆膜的厚度为10nm左右.金属粉的比表面积(BET)由包覆前的1.46m2/g,增加到13.74 m2/g,提高了粉体的分散性.热分析研究表明,包覆后的金属粉热量释放更大、更快速、更集中,非常适合于固体推进剂所要求的能量释放特点.     

"外嵌内包"微结构的奥克托今/铝复合粒子制备及其应用性能

为改善铝粉在炸药爆轰过程中的动力学条件,采用喷雾包覆法制备奥克托今/铝（HMX/Al）复合粒子,并基于该粒子制备含铝炸药,利用扫描电镜、能谱仪和红外光谱分别对HMX/Al复合粒子形貌、表面元素组成以及化学结构进行表征;通过机械感度、爆热、金属驱动和爆炸罐试验,研究HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆炸性能。结果表明：粒径为13 μm、未经酯类物质清洗及无氟橡胶2603（F2603）预包覆的铝粉有利于形成“外嵌内包”的微结构;HMX/Al复合粒子通过非键作用形成复合结构;制备工艺对撞击感度无显著影响,“外嵌内包”微结构可将HMX/Al复合粒子的摩擦感度由88%降低至12%;HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆热、驱动金属飞片的最大速度和后燃最高温度比传统含铝炸药分别提高5.5%、7.3%和6.4%,证明HMX/Al复合粒子可以使铝粉提前参与爆轰反应,提高铝粉反应完全性。     

氟橡胶包覆对微米铝粉燃烧性能的影响规律

为了考察氟橡胶包覆对微米铝粉燃烧性能的影响规律,采用激光点火、定容燃烧、热分析等方法,对5μm及50μm两种粒径、不同氟橡胶含量微米铝粉的燃烧性能、热性能进行了分析,得到粒径和氟橡胶含量对微米铝粉的点火延迟时间、燃速、燃烧状态、燃烧热值、热反应性能等的影响规律.结果表明,未包覆的微米铝粉在0.1 MPa氧气中无法被激光点燃.而在氟橡胶包覆后,随着氟橡胶含量的变化,5μm铝粉的点火延迟时间可由91 ms缩短为31 ms,燃速可由3.08 mm·s-1增加至364.96 mm·s-1,燃烧热值可达到27.61 kJ·g-1;50μm铝粉的点火延迟时间可由130 ms缩短为40 ms,燃速可由1.80 mm·s-1增加至43.78 mm·s-1,燃烧热值可达到26.08 kJ·g-1.此外,在热重分析(TG)的基础上,计算了氟橡胶反应深度和氧化铝层厚度,发现氟橡胶的反应仅存于铝粉的表面,而在相同反应条件下,反应完成后氧化铝层的厚度与微米铝粉的粒径无关.     

粒径大小对高频感应加热制备纳米铝粉活性影响

采用高频感应加热蒸发-冷凝法制备了20,25,50 nm三种不同粒度的纳米铝粉,并运用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对纳米铝粉进行表征,使用差热分析(DTA)研究了不同粒径纳米铝粉的热学行为。结果发现,随着纳米粒子粒径从50 nm减小到20 nm,纳米铝粉反应放热热焓从3.721 kJ.g-1减少到0.928 kJ.g-1,即随着粒径的减小纳米铝粉的活性反而变低。认为这是由于铝纳米粒子表面氧化铝膜含量的增加,采用高频感应加热方法制备的粒子不存在内部储能所致。因此,纳米铝粉的活性,不仅取决于粒子的尺寸大小,还取决于粒子的制备方法,以及粒子表面包覆壳层的种类、结构、厚度等。     

影响超细含能核-壳型复合材料制备的因素研究

为了改善和提高超细含能材料的实际使用效果,用超临界流体沉积技术中的超临界反溶剂法(SAS)制备了超细HMX、超细AP、超细HNIW、Al-FPM2602核-壳型复合材料,探讨了工艺条件对该核-壳型复合材料包覆效果的影响,通过单因素试验对影响包覆效果的主要因素进行了研究.试验结果表明,影响包覆效果的主要因素有初始浓度、温度、终点压力.在加入15mL乙酸乙酯、终点压力9.0MPa、温度38℃的条件下,复合材料的吸湿率较小,即复合材料的包覆效果较好.     

水性聚氨酯乳液破乳法包覆钝感ε-HNIW的影响因素

采用水性聚氨酯乳液破乳法包覆了ε-HNIW。通过正交实验L9(34)和单因素实验,对影响包覆效果及产品感度的诸多因素进行了分析,结果表明,影响因素大小顺序为温度、溶剂添加量、破乳剂溶液添加量及搅拌速度,其中温度的选择和溶剂用量直接关系到最终产品的粒度及包覆效果,最佳的工艺条件是破乳温度为45℃,溶剂与聚氨酯质量比为8∶1,破乳剂溶液与聚氨酯质量比为4∶1,搅拌速度为300r.min-1。表面活性剂要在破乳之后添加才能有效控制粒度并防止颗粒间团聚,在破乳前添加会影响破乳结果。在最佳工艺条件下制备的包覆产品为小球型颗粒,表面聚氨酯包覆均匀,特性落高H50比未包覆的ε-HNIW提高了22cm。     

TATB原位包覆HMX的研究

为提高TATB对HMX的钝化效果,利用声化学合成方法,在HMX颗粒表面原位生成了TATB,制备了HMX/TATB复合物。并与混合法制备的样品进行了比较。SEM观察表明,原位包覆法TATB对HMX的包覆效果比混合法的包覆效果更好。DSC分析表明,原位包覆法样品中HMX的热分解温度更高。机械感度测试结果表明,在TATB含量相当的情况下,原位包覆法样品具有更低的机械感度,在TATB含量为10%时,撞击感度为24%,摩擦感度为0%。     

双层包覆对超多孔发射药燃烧性能的影响

为进一步提高37孔发射药的燃烧渐增性,采用双层包覆工艺对37孔硝基胍发射药进行包覆。通过三维视频、扫描电镜、DSC及定容燃烧测试等方法研究了包覆效果、包覆层与基药的相容性、不同包覆层质量含量及包覆层层数对燃烧性能的影响。结果表明,双层包覆药厚度较为均匀;包覆层和基药相容性良好;在相同包覆层含量8%的条件下,双层包覆药的燃烧增面值较单层包覆药明显提高。双层包覆药的燃烧增面值ΔL随着外包覆层的增加呈先增后降的趋势,在内、外包覆层质量含量均为5%的条件下,燃烧渐增性最大,其ΔL值为0.1431 MPa~(-1)·s~(-1),相对于37孔基药,其燃烧增面值提高了43.53%。     

不同类型微/纳米铝粉点火燃烧特性研究

微/纳米铝粉在火炸药领域具有广泛的应用前景,为揭示其在推进剂中的燃烧机理,利用CO₂激光点火装置对不同类型微/纳米铝粉点火燃烧性能进行了实验研究。研究结果表明：微/纳 米铝粉配比中纳米铝粉含量越高,点火燃烧性能越好;80 nm铝粉的点火延迟时间稍大于120 nm 铝粉,分析是由于活性铝含量降低其熔化所产生的内外压差变小所致。同时分析了微米铝粉与纳米铝粉的点火燃烧机理：经纳米镍粒子表面改性后微米铝粉点火燃烧性能有所改善,此时纳米镍粒子作为氧的载体;利用有机物包覆改性纳米铝粉,点火延迟时间增加,但结合其防止纳米铝粉氧化及自身能量性能两方面,采用含能聚合物包覆改性纳米铝粉仍具有很好的应用价值。     

亚微米HMX/FPM2602超细混合炸药的制备工艺研究

采用"超声波、助剂-溶液-水悬浮-蒸馏-成型"和超临界流体反溶剂(SAS)包覆技术研究了亚微米奥克托今(HMX)/氟橡胶(FPM2602)混合炸药造型粉的制造工艺,并用组分分析、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等方法进行了表征,对两种制备工艺得到的混合炸药的起爆性能进行了测试.结果表明,超声波、助剂-溶液-水悬浮-蒸馏-成型由于自身的一些缺点不适合制备超细混合炸药;而SAS包覆技术适合制备超细混合炸药,是一种绿色环保技术.     

热塑性聚氨酯硬段含量对CL-20钝感效果的影响研究

合成了以PET/PEPA为软段的不同硬段含量的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外(FTIR)对其进行了表征,并测试了其力学性能。通过水-溶液悬浮法将TPU包覆于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),对包覆后的CL-20进行了撞击感度、表面能和XPS测试。结果表明,不同硬段含量热塑性弹性体的包覆钝化效果不同,弹性体的力学性能与包覆效果(撞击感度、表面张力)具有一定关系。当硬段含量为50%时,TPU的强度和韧性适中,CL-20被其包覆后,撞击感度明显降低,特性落高达到46.2cm,XPS测试所得包覆度达到68.13%。     

影响纳米铝粉活性的壳层因素的TG-DSC研究

采用TG-DSC研究不同包覆壳层厚度、不同壳层种类纳米铝粉的热性能,并对影响纳米铝粉活性的壳层因素作了深入分析。结果表明:同一粒径的纳米铝粉,包覆层越厚,氧化前的质量损失比例越大,氧化增加的质量分数越小,10%和30%高聚物包覆的50 nm铝粉在520~800℃增加的质量23.5%和17.4%,而5%和10%高聚物包覆的100 nm铝粉则增加质量42.5%和36.5%;50 nm铝粉在熔点前的能量释放速率最快,达到最大氧化速率时的温度远低于100 nm铝粉,二者为550℃和590℃,但其活性低于100 nm铝粉。纳米铝粉经高聚物包覆后经185℃热解处理能显著降低壳层厚度,并提高纳米铝粉样品的热性能。