Page 92 - 《含能之美》2019封面论文

FOX‐7 基 浇 注 型 PBX 安 全 性 能 945

表3 GOXL‐D、GOXL‐E、GOXL‐F配方分解峰温及热分解活化能 3.2.3 对快速烤燃及慢速烤燃的影响
Table 3 Thermal decomposition activation energy of formu‐ 考虑到 FOX‐7 的不敏感特性及重结晶后 FOX‐7
lation GOXL‐D，GOXL‐E and GOXL‐F
晶体品质的优化，更高含量的高品质 FOX‐7 颗粒可使
heating rate peak activation
sample 配方具有更好的安全性能，因此重点对重结晶 FOX‐7
/ ℃·min -1 temperature / ℃ energy / kJ∙mol -1
含量最高的 GOXL‐A 配方开展了一系列低易损性能研
2 223.30
究。GO‐1 及 GOXL‐A 配方的快速烤燃试验结果如表
5 231.89
GOXL‐D 223.50
10 236.31 4 所示。对 GOXL‐A 配方进行慢速烤燃试验，结果如
-1
20 244.95 表 5 所示，升温速率为 3 ℃∙min 。由表 4、表 5 数据可
2 227.10 知，在快速烤燃和慢速烤燃试验中，GO‐1 与 GOXL‐A
5 232.25
GOXL‐E 207.84 配方的响应等级均为燃烧，但 GOXL‐A 的响应时间较
10 238.31
GO‐1 配方均有明显延迟。
20 249.49
2 248.21 表 4 快速烤燃试验结果
5 253.52 Table 4 Fast cook‐off test results
GOXL‐F 351.53
10 260.38 flame response degree of
20 261.25 sample temperature / ℃ time / s response
GO‐1 720~780 102 burn
GOXL‐A 620~830 162 burn
第一个分解峰推迟出现在 250 ℃左右，且峰高显著降
低。可以看出，对于 FOX‐7 含量相对较高的配方，DSC
表 5 慢速烤燃试验结果
曲线呈现出更明显的 FOX‐7 多重分解峰，对应于单质 Table 5 Slow cook‐off test results
FOX 的多步分解 ［16］ ，而当 FOX‐7 含量相对较低时，HMX response response degree of
sample
的分解放热效应将会逐步影响 FOX‐7的多重放热峰。 temperature / ℃ time / min response
GO‐1 219 65 burn
GOXL‐A 250 77 burn

为进一步分析含 FOX‐7 配方的响应延迟原因，利
用缓慢升温试验箱，对 GOXL‐A 配方开展极不敏感物
-1
质（EIS）缓慢升温试验，升温速率为 3.3 ℃·h ，整个升
温过程中，试验件中心位置的温度历程曲线如图 4 所
示。由图 4可知，在加热至 170 ℃左右时，试验件内部温
度开始出现缓慢下降的趋势，而此时正对应于 FOX‐7

的 β 晶型到 γ 晶型的转变过程 ［17］ ，转晶过程是吸热过
图 3 GOXL‐D、GOXL‐E、GOXL‐F 配方的 DSC 曲线
Fig.3 DCS curves of formulation GOXL‐D，GOXL‐E and 程，吸热量约为 20 J∙g -1 ［18］ ，FOX‐7 的相变吸热可以延
GOXL‐F 缓试验件内部温度的上升速率。继续加热至 179 ℃
时，配方发生燃烧反应，但壳体基本完好，有残药，如
从三条 DSC 曲线上均可清楚地观察到 FOX‐7 的
图 5 所示，一端盖剪切冲出，声响很小。
两次转晶过程 ［17-18］ ，第一次转晶过程为 α 晶型到 β 晶
尽管 FOX‐7 在发生热分解前有两次转晶过程，包
型的转变，吸热峰在 110 ℃左右；第二次转晶过程为 β 括 110 ℃左右的 α 晶型到 β 晶型转变以及 170 ℃左右
晶型到 γ 晶型的转变过程，吸热峰在 170 ℃左右。与 的 β 晶型到 γ 晶型转变，但这并不会对配方在外部火
单质 FOX‐7 相比，并未发生显著变化。尽管有研究表 烧及缓慢升温试验中的响应时间、响应程度等性能产
明，在物理共混物中，HMX 与 FOX‐7 直接接触，HMX 生显著影响。实验结果表明，在快速烤燃、慢速烤燃试
会影响 FOX‐7 从 β 晶型到 γ 晶型的转变过程 ［19］ 。而在 验中，GOXL‐A 配方响应时间均长于 GO‐1，具有更好
浇注型配方中，可能由于粘接剂的隔离作用，可以减少 的热安定性，这一方面可能是由于 FOX‐7 分解温度较
HMX 的含量对 FOX‐7 转晶过程的影响程度。 HMX 低，在升温过程中首先分解，产生气体并从壳体

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 11 期 （942-948）