CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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  • 2022年第30卷第11期文章目次
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    • >含能快递
    • 含能快递--2022年第11期

      2022, 30(11):1081-1082.

      摘要 (207) HTML (169) PDF 699.36 K (3372) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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    • >推进与发射
    • B-GAP基推进剂药浆流变特性和固化动力学研究

      2022, 30(11):1083-1089. DOI: 10.11943/CJEM2021324

      摘要 (219) HTML (165) PDF 845.04 K (4935) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究支化聚叠氮缩水甘油醚(B-GAP)基推进剂的流变特性和固化反应过程,采用流变学研究方法对药浆进行了测试,研究了在50,55,60 ℃和65 ℃下药浆粘度随剪切速率及其模量随时间的变化规律。研究结果表明:B-GAP基推进剂药浆具有剪切变稀特性,属于假塑性非牛顿流体;推进剂药浆固化反应速率随着固化反应的进行而增加,在固化度为0.3时达到最大值,之后反应速率开始减小直至为零;温度对于推进剂固化反应动力学有较大影响,在一定温度范围内,固化反应速率峰值随着温度的升高而增加,储能模量最大值随着温度的升高而减小;基于幂律方程和Arrhenius方程计算得到了B-GAP药浆的本构方程和固化反应动力学方程。

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    • 基于DIC技术的固体火箭发动机装药粘接界面参数反演研究

      2022, 30(11):1090-1098. DOI: 10.11943/CJEM2022174

      摘要 (139) HTML (101) PDF 1.85 M (1717) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统实验法无法精准获取粘接界面内聚力模型参数问题,采用数字图像相关技术结合Hooke-Jeeves优化算法的反演识别方法,基于固体火箭发动机矩形粘接试件拉伸实验结果,对粘接界面所采用的双线性内聚力模型的相关参数开展反演研究。反演结果表明:拉伸速率为5 mm·min-1时,最大粘接强度、模量、失效断裂能分别为0.55 MPa、0.57 MPa、2.26 kJ·m-2。仿真与实测应力-应变曲线的相对误差由初始44.7%修正为4.3%,拉伸应变为0.05、0.08时,仿真与实测的感兴趣区域最大位移误差分别为0.64 mm、1.76 mm,平均位移误差分别为0.38 mm、0.45 mm,以上误差结果均表明该反演识别方法的精度较高,建立的内聚力模型可以用于表征粘接界面的真实本构关系。

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    • 制式包装设计压力对无水肼液体推进剂危险等级分类影响试验

      2022, 30(11):1099-1105. DOI: 10.11943/CJEM2021327

      摘要 (130) HTML (176) PDF 4.01 M (3802) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了完善无水肼的危险等级分类,依据联合国橘黄书爆炸品危险性分级程序,对制式包装无水肼(包括2种尺寸:18 kg和120 kg)分别开展EIDS隔板试验和外部火烧试验。分别采用高速摄像、红外热成像和压力数采测试系统表征样品在火灾刺激下的燃爆过程、火球表面最高温度以及冲击波效应。结果表明:外部火灾条件下,无水肼-18 kg样品的TNT当量为0.724,是无水肼-120 kg样品的1930.67倍。无水肼在特定条件下具有明显的爆炸特性,不同制式包装设计压力下的无水肼分别显示出了1.1 C和1.3 C的危险等级。无水肼的危险等级分类与其包装设计压力联系密切,应在实际使用允许范围内,降低无水肼等液体推进剂的包装强度,以有效降低其危险性。

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    • 不饱和聚酯包覆层流动及浇注的仿真模拟

      2022, 30(11):1106-1127. DOI: 10.11943/CJEM2022045

      摘要 (194) HTML (180) PDF 6.01 M (6933) 评论 (0) 收藏

      摘要:固体火箭发动机技术的发展对现有的包覆层生产技术提出了新的挑战,采用热固性树脂作为基体,结合连续自动化包覆技术,可快速得到成型完整、性能优异的包覆层,是近年来较为热门的包覆层生产方法。本研究分析了不饱和聚酯(UPR)包覆层的流动性和浇注条件,通过在Fontana-Kiuna模型基础上引入指数函数,得到匹配的化学流变模型,建立了UPR固化时粘度与时间、温度的函数关系,得到了适合包覆层浇注操作的温度;以Bird-Carreau幂律方程建立UPR流体的本构方程,使用Polyflow软件在前述温度下对恒速模式和恒压模式下UPR包覆层的浇注过程进行模拟,分析了浇注速率、浇注压力对充填完整性的影响,预测了包覆层的填充体积分数分布、流动速率分布和熔接线位置。结果表明,为了保证UPR包覆层浇注完整,浇注温度应该在35 ℃以下,浇注压力应大于1 MPa,入口流速应大于150 mm3·s-1且小于175 mm3·s-1

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    • 吸收系数对激光烧蚀二硝酰胺铵推进性能影响

      2022, 30(11):1128-1134. DOI: 10.11943/CJEM2022015

      摘要 (113) HTML (83) PDF 1.62 M (2679) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究吸收系数对激光烧蚀二硝酰胺铵(ADN)-丙酮基液体推进剂的推进性能的影响,将ADN液体工质在0~80%区间内,按照10%为等比例间距,与吸收剂充分混合构成不同比例的ADN-丙酮基液体推进剂。利用近红外光谱仪测量装置对不同比例的ADN-丙酮基液体推进剂的吸收系数进行测量与计算;在激光能量60 mJ,液膜厚度300 μm的工况下,利用高精度扭摆对激光烧蚀不同比例的ADN-丙酮基液体推进剂所产生的冲量进行测量。实验结果表明:随着ADN含量的增加,吸收系数呈现下降趋势。当ADN含量达到30%时,冲量取得峰值并随后不断下降,当ADN含量达到80%时,冲量又产生一个大幅度上升。分析认为,ADN含量为30%~70%时冲量不断下降主要原因是由于吸收系数的下降导致推进剂所沉积的激光能量变少引起的,而ADN含量为80%处的冲量大幅度上升则是由于吸收系数趋于0的推进剂与基底构成“水炮靶”,激光烧蚀基底容器,推进剂起到约束作用而造成的。

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    • >制备与性能
    • 高纯2,4,6-三硝基-5-乙氧基-1,3-苯二胺的合成及性能

      2022, 30(11):1135-1141. DOI: 10.11943/CJEM2022154

      摘要 (163) HTML (126) PDF 873.90 K (1657) 评论 (0) 收藏

      摘要:高纯度2,4,6-三硝基-5-乙氧基-1,3-苯二胺(DATNEB)可作为内标物,通过高效液相色谱法对含氯法合成的1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的纯度进行精确分析。为研究DATNEB的合成及其含能特性,以苦味酸为原料,经4-氨基-1,2,4-三唑(ATA)氨化,原甲酸三乙酯乙基化两步制得高纯DATNEB,总收率为32.5%,纯度≥99.8%。产物经红外(IR)、核磁(1H NMR、13C NMR)、质谱(MS)以及单晶X-射线衍射确证结构。对苦味酸双氨基化机理和中间体二氨基苦味酸羟基乙基化机理进行了探讨,且对DATNEB热性能和爆轰性能进行了研究。结果表明,DATNEB为单斜晶系,空间群为P21/c,晶体学参数为:a=1.21261(7) nm,b=0.89654(4) nm,c=1.12310(6) nm,V=1.17675(11) nm3Z=4,D=1.62 g·cm-3。吸热峰温为193.9 ℃,放热峰温为236.0 ℃,具有较好的热稳定性。理论爆速为7.05 km·s-1,爆压为21.14 GPa,总体爆轰性能与三硝基甲苯(TNT)相当,但感度远低于TNT和环三亚甲基三硝胺(RDX)。因此合成的高纯DATNEB不仅可作为内标物,用于分析含氯法合成的TATB纯度,还有望作为熔铸炸药的辅助组分。

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    • 三维石墨烯粉体制备及其红外消光性能

      2022, 30(11):1142-1147. DOI: 10.11943/CJEM2022119

      摘要 (115) HTML (113) PDF 926.45 K (1723) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究三维石墨烯的红外消光性能,采用热化学沉积法制备了三维石墨烯粉体,通过电镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪表征了三维石墨烯粉体的形貌和结构特征,利用粉体综合特性仪测试了其流散性;利用烟幕箱试验测试了三维石墨烯的红外消光性能,并与复合石墨、碳纤维的消光性能进行了比较。结果表明:三维石墨烯的红外消光性能优异,在红外波段为3~5 μm和8~14 μm时,其平均质量消光系数分别约为1.32 m2·g-1和1.09 m2·g-1。与复合石墨和碳纤维相比,其在3~5 μm的平均质量消光系数分别提高了57%和132%,其在8~14 μm的平均质量消光系数分别提高了35%和102%,具有更优异的红外消光性能。

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    • 炭载体制备条件对Pd(OH)2/C催化剂氢解脱苄性能的影响

      2022, 30(11):1148-1156. DOI: 10.11943/CJEM2022044

      摘要 (139) HTML (85) PDF 2.03 M (1850) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)合成过程中氢解脱苄催化剂的活性、降低贵金属Pd用量,本研究以葡萄糖酸钠为原料采用球磨/碳化方法制备了炭载体,实验主要探索了葡萄糖酸钠的碳化温度、升温速率及助剂等因素对炭载体结构及相应氢氧化钯碳(Pd(OH)2/C)催化剂在六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)和四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB)氢解脱苄反应中催化活性的影响。采用氮气等温吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、元素分析及程序升温脱附(TPD)对炭载体的孔结构、颗粒形貌、晶相结构、化学组成及表面化学性质进行了表征。结果表明:以葡萄糖酸钠为原料制备炭载体的较佳碳化温度为700 ℃,升温速率为10 ℃·min-1,引入助剂NaHCO3可调变葡萄糖酸钠碳化过程中的膨化程度。在此优化条件下制备的炭载体具有丰富多级孔结构和适量的表面含氧官能团,相应Pd(OH)2/C催化剂在HBIW和TADB氢解脱苄反应中显示出优异催化活性。

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    • BPTAP的荧光特性及其稳定性

      2022, 30(11):1157-1164. DOI: 10.11943/CJEM2022166

      摘要 (102) HTML (138) PDF 1.55 M (2065) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了掌握2,4,8,10-四硝基苯并-1,3a,6,6a-四氮杂戊搭烯并吡啶(BPTAP)独特的荧光性能,研究了BPTAP在不同溶剂(乙腈、甲醇、四氢呋喃、丙酮、三氯甲烷、乙酸乙酯、N′,N′-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜)、含水量(0~100%)和pH(2.0~12.0)中的光谱性质,考察了光照、温度、pH等对BPTAP溶液荧光稳定性的影响,并结合超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术解析了BPTAP的荧光衰退机制。结果表明,尽管BPTAP拥有4个硝基取代基,但其在部分有机溶剂中展现出较强的绿色荧光。BPTAP在乙腈中荧光强度最大,其最大吸收/发射波长为460 nm/508 nm。低含水量(≤10%)会增加BPTAP荧光强度,而高含水量(>10%)会使BPTAP荧光强度急剧下降。BPTAP在酸性、中性及弱碱性中具有较强荧光,当pH大于≥9.0时,BPTAP荧光强度随pH增大急剧下降。BPTAP在室温和自然光下稳定性较好,光照波长越接近其最大吸收波长,荧光稳定性越差。升高温度会使BPTAP荧光稳定性变差。pH增大不仅会降低BPTAP的荧光强度,同时也会加速BPTAP荧光的衰退。BPTAP在碱性条件下的荧光衰退机制涉及基于亲核取代反应的化学变化过程,BPTAP吡啶环对位的硝基在碱性溶液中被羟基所取代,形成新的化合物1([M-H]-的元素组成为C11H3N8O7)。

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    • >综述
    • 硼氢类自燃离子液体的研究进展

      2022, 30(11):1165-1176. DOI: 10.11943/CJEM2021310

      摘要 (165) HTML (144) PDF 712.05 K (4334) 评论 (0) 收藏

      摘要:硼氢类自燃离子液体具有粘度低、点火延迟时间短、成本低等优势,是最具潜力的传统推进剂燃料代替品之一。系统综述了基于硼氢阴离子构筑的自燃离子液体的相关研究,汇总了硼氢类自燃离子液体的分子设计、合成方法与物化性质,总结了2011年以来有关硼氢类自燃离子液体燃烧机理和自燃性能的研究,展望了硼氢类自燃离子液体的发展趋势与应用范围。

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    • 高能碳氢燃料绿色合成技术研究进展

      2022, 30(11):1177-1176. DOI: 10.11943/CJEM2022071

      摘要 (317) HTML (191) PDF 1017.04 K (5215) 评论 (0) 收藏

      摘要:高能量密度碳氢燃料是重要的航天航空动力源,其主要发展方向是高能化和绿色化,尤其是在低碳和可持续发展的要求下,发展高能碳氢燃料的绿色合成工艺已成为必然。本文总结了高能碳氢燃料合成技术绿色化的研究进展,包括:通过改进合成路线或者使用固体酸、离子液体等绿色催化剂,对经典高能燃料JP-10(挂式四氢双环戊二烯)、金刚烷传统合成工艺进行绿色化改进;从合成原料绿色化的角度,以萜烯和木质纤维素及其衍生物为原料合成生物基高能绿色燃料,研发生物基RJ-4(桥式和挂式四氢二甲基双环戊二烯混合物)和JP-10等替代燃料;从合成工艺绿色化的角度,采用光催化技术实现张力结构燃料和多环结构燃料的绿色合成。最后对国内外该领域阶段性的成果进行了总结,并展望了高能碳氢燃料绿色合成工艺的发展方向和面临挑战。

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    • 亚氨基桥联的富氮杂环化合物研究进展

      2022, 30(11):1177-1186. DOI: 10.11943/CJEM2022013

      摘要 (193) HTML (129) PDF 962.14 K (4347) 评论 (0) 收藏

      摘要:桥联富氮杂环化合物具有丰富的多样性,良好的热稳定性和优异的能量密度,是潜在的高能量密度材料,受到了国内外学者的广泛研究和报道。其中,亚氨基(—NH—)作为桥联单元,不仅能提高化合物的生成焓和能量密度,还能通过桥联的亚氨基形成氢键而降低感度,构建高能低感含能材料。本文介绍了亚氨基桥联富氮杂环化合物及其盐的研究进展,综述了这些含能化合物的制备方法、理化性质和爆轰性能,对亚氨基桥联富氮杂环化合物未来的发展潜力和重点研究方向进行了展望,从而为亚氨基桥联富氮杂环化合物的设计与合成提供借鉴和参考。

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固体推进剂的多尺度力学行为

年第卷第

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