CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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  • 2023年第31卷第11期文章目次
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    • >含能快递
    • 含能快递--2023年第11期

      2023, 31(11):1089-1089.

      摘要 (150) HTML (68) PDF 559.73 K (794) 评论 (0) 收藏

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    • >制备与性能
    • 3,3′-联(1,2,4-噁二唑)-5,5′-二甲醇(BOD)的水解反应机理与合成工艺

      2023, 31(11):1090-1096. DOI: 10.11943/CJEM2023108

      摘要 (116) HTML (38) PDF 1.05 M (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过理论计算的方法探究了3,3′-联(1,2,4-噁二唑)-5,5′-二甲硝酸酯(BOM)的中间体3,3′-联(1,2,4-噁二唑)-5,5′-二甲醇乙酸酯(BODM)水解生成3,3′-联(1,2,4-噁二唑)-5,5′-二甲醇(BOD)的反应机理,采用单因素实验和正交实验优化了合成工艺,并通过单晶检测、X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FTIR)、核磁共振、差示扫描量热法(DSC)等对BOD的结构和性能进行分析测试。结果发现,其反应机理为BODM中的—[O]—中的孤对电子与H2O中的H形成OH…O氢键,随后—[O]—[C═O]—中的O—C键断裂,H2O中的H和—OH分别与—[O]—和—[C═O]—成键形成—OH和—COOH基团。并发现BOD的晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞夹角α=90°,β=105.361(7)°,γ=90°,晶胞体积v=774.9(2) Å3,密度ρ=1.698 g·cm-3,其熔点和分解峰温分别为197.18 ℃和278.37 ℃。单因素实验结果表明,随着反应时间和溶剂的增加,BOD的得率先上升后趋于稳定;随着反应温度的增加,BOD的得率先缓慢上升后快速下降;随着BODM与碳酸钾的摩尔比的增加,BOD的得率先上升后下降。此外,通过正交实验优化了工艺条件,结果显示45 ℃下,BODM在碳酸钾的甲醇溶液中水解反应8 h,其中BODM与碳酸钾的摩尔比为15∶1,得率为94%。研究为BOD的放大及规模化生产提供了理论基础与实验参考。

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    • 硝化石墨烯诱导CL-20自组装堆垛结构的制备及性能

      2023, 31(11):1097-1104. DOI: 10.11943/CJEM2022260

      摘要 (89) HTML (43) PDF 1.89 M (660) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性能,用硝化石墨烯(NG)作为结晶诱导剂,通过溶剂-非溶剂法制备了具有自组装堆垛结构的CL-20。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、同步热分析仪(DSC-TG)对所制备CL-20的形貌、结构、热性能进行了表征,并对其机械感度进行了测试分析。结果表明,在不同含量NG的诱导下,CL-20重结晶成方形片状晶体,并自组装堆垛成花瓣型、螺型、塔型等结构。在CL-20自组装堆垛结构的形成过程中,NG的诱导作用体现在其片层对CL-20的吸附作用以及其活性基团与CL-20的基团之间形成氢键上。与原料CL-20相比,自组装堆垛结构CL-20热分解温度降低约5 ℃,热分解焓最大提高约33%,质量损失从81%提高到99%,机械感度大幅降低。当NG含量为0.5%时,诱导结晶形成的自组装花瓣结构CL-20的撞击感度最低,为6 J。

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    • 液滴微流控技术制备DAAF/氟橡胶复合微球

      2023, 31(11):1105-1115. DOI: 10.11943/CJEM2023082

      摘要 (174) HTML (119) PDF 2.52 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。

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    • 分子钙钛矿含能材料(C6N2H14)(NH4)(ClO4)3(DAP-4)在288~323 K下的各种溶剂中的溶解度(英)

      2023, 31(11):1116-1123. DOI: 10.11943/CJEM2022284

      摘要 (211) HTML (28) PDF 661.41 K (662) 评论 (0) 收藏

      摘要:溶解度是分子钙钛矿含能材料(H6N2H14)[NH4(ClO43] (DAP-4)结晶工艺中的重要参数。本工作采用重量法研究了不同温度(288~323 K)下,DAP-4在不同溶剂(乙醇、乙酸乙酯、甲酸、去离子水、丙酮、环己烷、甲醇、乙腈、正丙醇)中的溶解行为,并通过Apelblat方程和λh方程建立了溶解模型。基于固液平衡的热力学原理,利用Van′t Hoff方程得到了溶出热力学参数(ΔHd, ΔSd, ΔGd)。结果表明,DAP-4在水中的溶解度最大,在乙酸乙酯中的溶解度最小,其值在不同溶剂中的溶解度随温度的增加而增加;Apelblat方程拟合的溶解模型优于λh方程拟合的结果;热力学参数ΔHd,ΔSd和ΔGd的均为正值说明DAP-4的溶解属于非自发吸热的过程。

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    • >推进与发射
    • 双基发射药黏弹特性与本构模型研究

      2023, 31(11):1124-1133. DOI: 10.11943/CJEM2023145

      摘要 (113) HTML (63) PDF 1.73 M (705) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究双基发射药的黏弹性和力学响应特点,对双基发射药开展了黏弹特性与本构方程研究。通过拉伸、压缩、断面观察和应力松弛实验研究,明确了双基发射药的黏弹性质;然后以Reduced Polynomial (N=5)模型和Prony级数建立了双基发射药的超弹-黏弹模型,利用实验数据获取了模型参数;最后对所建立的双基发射药超弹-黏弹模型进行了验证。结果表明,双基发射药超弹本构模型对单轴拉伸应力应变的仿真结果与实验结果之间的误差不高于5.01%,超弹-黏弹本构模型对应力松弛的仿真结果与实验结果之间的误差不超过6.49%,说明建立的双基发射药超弹-黏弹本构模型能够较好地描述双基发射药的力学特性,能够为发射药力学性能研究提供重要的研究方法和仿真手段。

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    • 某中小口径武器用梯度硝基发射装药效应

      2023, 31(11):1134-1140. DOI: 10.11943/CJEM2022243

      摘要 (133) HTML (40) PDF 1.25 M (667) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某中小口径武器发射烟焰大、刺激性气味强等问题,采用化学脱硝法,制备了不同脱硝程度的梯度硝基七孔发射药,对其理化性能、静态燃烧性能、内弹道性能、发射有害现象进行了研究,并基于最小自由能法,研究了樟脑钝感剂用量与脱硝程度对发射药可燃气体(CO、H2)含量、未氧化碳值的影响规律。结果表明:随着脱硝程度的增加,发射药的爆热从4001 J·g-1降低至3517 J·g-1,弧厚从0.92 mm降低至0.89 mm、安定剂含量从2.60%降低至1.95%、安定性未发生变化,最大动态活度对应的相对压力Bm增加至0.66,燃烧渐增性逐渐提升;在相当膛压下,发射药燃烧渐增性越好,弹丸初速越高,并建立了装药量、膛压、初速之间的对映耦合关系,获得了梯度硝基发射药内弹道性能的数字表达与控制方法;当爆热值相当时,与樟脑钝感发射药相比,梯度硝基发射药燃气中可燃气体含量低、未氧化碳含量少;射击试验中发现,梯度硝基发射药火焰小、刺激性气味小,具有较少的发射有害现象。

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    • >分析与检测
    • 纳秒脉冲激光辐射黑火药的光声信号快速检测方法及分析

      2023, 31(11):1141-1149. DOI: 10.11943/CJEM2022167

      摘要 (117) HTML (61) PDF 997.73 K (655) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入了解激光与黑火药的相互作用机理,研究采用基于Michelson干涉的相位调制超快光声探测方法,对纳秒脉冲激光作用于硝酸钾、硫磺、石墨以及黑火药表面激发的光声信号进行了检测,分析讨论了光声信号中的物理和化学反应过程信息,建立了光致黑火药反应的速率模型。结果表明:在纳秒激光辐照下,黑火药未发生显著的热化学反应,但是存在其他形式的反应,并且该反应增强了光声信号;黑火药的光声信号强度与激光脉冲能量呈近似线性关系;黑火药的反应速率与激光脉冲能量呈近似正相关,在激光脉冲能量较强时呈下降趋势,当激光脉冲能量为10 mJ左右反应速率达到最大值为20 mmol·s-1

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    • 2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪的高效液相色谱分析技术

      2023, 31(11):1150-1157. DOI: 10.11943/CJEM2023009

      摘要 (136) HTML (25) PDF 934.86 K (613) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了快速检验单质炸药2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪(ANPZO)的质量,指导ANPZO合成工艺优化,建立了ANPZO和主杂质2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(ANPZ)含量分析的高效液相色谱法。采用C18色谱柱(250 mm×4.6 mm、5 μm),以甲醇、水、三氟乙酸混合溶剂为流动相,用紫外-可见光检测器,在425 nm检测波长下,对ANPZO试样溶液进行色谱分离,结果发现,ANPZO与反应中间体ANPZ分离良好,分析时间仅为7.0 min。在0.1~0.6 mg·mL-1的浓度范围内,ANPZO的线性相关系数为0.9996。ANPZO检出限为20 ng·g-1,定量限为67 ng·g-1,重复性测试结果的相对标准偏差为0.30%。

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    • >综述
    • 含氮桥头类含能稠环的合成和性能研究

      2023, 31(11):1158-1172. DOI: 10.11943/CJEM2022103

      摘要 (146) HTML (105) PDF 1.27 M (854) 评论 (0) 收藏

      摘要:稠环含能化合物由2个或2个以上的共用原子和1个化学键的环构成,具有较大π-π共轭结构,是一类热门的新型含能材料。含能稠环独特的多环共面结构和较大共轭体系,表现出良好的安定性,同时多个含氮杂环组成的共面结构还使得其具有较高的生成热、较大的环张力和优异的能量水平,能够在高性能和分子稳定性之间取得平衡。含氮桥头类稠环骨架以C—N键为共用键连接多个氮杂环,此类稠环大多具有良好的密度、稳定性和多个可修饰位点,是含能稠环领域中的一类新型含能骨架。本研究简要介绍了近年来报道的氮桥头型含能稠环化合物的合成、爆轰性能和稳定性研究,为该类化合物后续的研究和发展提供一定的参考。

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    • 三种典型含能材料热分解特性调控研究进展

      2023, 31(11):1173-1196. DOI: 10.11943/CJEM2022250

      摘要 (192) HTML (76) PDF 1.50 M (758) 评论 (0) 收藏

      摘要:含能材料在国防以及民用等领域均有重要的战略价值。其中,热分解特性是直接关系到含能材料能否有效应用的最主要特征之一,明确含能材料的热分解行为及机理对进一步提高其热分解效率或抑制其不稳定分解至关重要。以3种典型含能材料:环四亚甲基四硝胺(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)为研究对象,从关乎热分解特性的基础物化性质展开介绍,总结其相关热分解行为及机理,重点论述了影响其热分解特性的材料结构特征和添加剂类型。发现硝基脱除是热分解发生的关键步骤,而富含活性中心的金属元素材料和富含活泼基团的有机类材料易与硝基作用,能加快热分解过程。无机非金属材料则因其具有较大的比表面积和优异的气体扩散能力也可起到促进分解的作用。以共晶、包覆、加入钝感剂为主的3种方法被广泛用于提高这3种含能材料的热稳定性能。在热分解机理研究基础上,开展热分解促进剂和抑制剂的设计研发,这将有效推动含能材料热应用的创新发展,成为未来含能材料热分解特性的研究重点。

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