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二 苯 胺 对 硝 化 棉 的 等 温 热 分 解 动 力 学 的 影 响                                                             991

            文章编号：1006‑9941（2019）12‑0991‑07

            二苯胺对硝化棉的等温热分解动力学的影响


            罗利琼，柴作虎，金 波，黄 琼，楚士晋，彭汝芳

           （西南科技大学 环境友好能源材料国家重点实验室，四川 绵阳 621010）

            摘  要： 为研究二苯胺（DPA）对硝化棉（NC）的等温热分解动力学的影响，采用等温热分解量气装置，获得 378.15~398.15 K 时
            NC/DPA（3%）混合样品热分解产生气体的压力随时间变化曲线，该曲线中存在明显的拐点。通过 Arrhenius 方程和模式配合法获得
            NC/DPA（3%）混合样品在拐点前和拐点后的等温热分解动力学参数。采用 Berthelot方程外推得到不同温度下 NC/DPA 的贮存寿命。
                                                                                                             -1
                                                               -1
            结果表明，拐点前 NC/DPA（3%）混合样品的活化能为 164.6 kJ·mol ，拐点后 NC/DPA（3%）混合样品的活化能为 150.4 kJ·mol ；与
                                                                    -1
            原料 NC 相比，拐点前 NC/DPA（3%）混合样品的活化能提高 17.7 kJ·mol ；以分解深度 0.1% 作为评判标准，室温下 NC/DPA（3%）
            混合样品可贮存 18.3 年，表明添加 3%DPA 后可延长 NC 贮存寿命 7.7 年。
            关键词：硝化棉；二苯胺（DPA）；等温热分解；动力学；贮存寿命
            中图分类号：TJ55；O65                    文献标志码：A                                    DOI：10.11943/CJEM2019118







                                                                通常处于较低的温度，分解缓慢并且长时间处于热分
            1   引 言                                             解前期。等温测定方法实验温度相对较低、试样用量

                                                                大、取样均匀、有代表性，能够反映出含能材料热分解
                硝化棉（NC）作为固体推进剂、发射药以及部分混
                                                                前期的过程      ［14］ 。目前，国内外对化学安定剂的研究多
                                ［1］
            合炸药的主要能量组分 ，其结构中含有大量不稳定的
                                                                关 注 其 热 分 解 动 力 学   ［15］ 。 然 而 ，受 到 研 究 方 法 的 限
            硝酸酯基团，受热易分解，导致 NC 基含能材料能量降
                                                                制，等温条件下安定剂与 NC 的热分解动力学鲜有报
            低、药柱破裂、燃烧甚至爆炸            ［2-9］ 。为了抑制 NC 的自催
                                                                道。本课题组肖依依等            ［16］ 研制的等温热分解量气装
            化作用，提高其贮存性能，最有效的办法是添加少量弱
                                                                置，可以较长时间自动记录试样热分解过程，获得等温
                                                     ［1］
            碱性的化学安定剂，主要包括苯胺、苯脲和酚醚 。
                                                                热分解动力学参数，预估试样的贮存寿命，并成功研究
                传统的安定剂评价方法，如维也里试验、甲基紫试
                                                                了六硝基氮杂异戊兹烷（CL‑20）和 NC 的等温热分解
            验等，主要通过肉眼观察试纸颜色的变化，进而评判试
                                                                动力学   ［17-18］ 。
            样的安定性，主观误差大，并且这些方法既不能反映试
                                                                     二苯胺（DPA），作为一种传统安定剂，已被广泛
            样热分解的变化过程和趋势，也不能获得热分解的动
                                                                应用于 NC 基含能材料 。目前，关于 DPA 对 NC 的等
                                                                                    ［1］
            力学参数    ［10-11］ 。非等温测定方法，如热重法、差示扫
                                                                温热分解动力学研究较少。因此，本研究旨在采用等
            描量热法和绝热加速量热法等，反映的是试样完全分
                                                                温热分解量气装置研究 DPA 对 NC 等温热分解动力学
            解的状态    ［12-13］ 。而 NC 基含能材料在实际贮存过程中
                                                                的影响，提出一种可能的定量评价安定剂性能的方法。
            收稿日期：2019‑04‑02；修回日期：2019‑05‑02                     2   实验部分
            网络出版日期：2019‑08‑20
            基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金（21875192）和 总 装 预 研 领 域 基 金 重
            点项目（6140720020101）                                  2.1  试剂与仪器
            作 者 简 介 ：罗 利 琼（1995-），女 ，博 士 研 究 生 ，主 要 从 事 含 能 材 料 研    试剂：NC（氮含量 12.76%），泸州北方化学工业有
            究。e‑mail：504339708@qq.com
                                                                限公司；二苯胺，分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有
            通 信 联 系 人 ：金 波（1982-），男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，主 要 从 事 含 能
            材料研究。e‑mail：jinbo0428@163.com                       限公司；无水乙醇，分析纯，成都科龙化学品有限公司。
            引 用 本 文 ：罗 利 琼 ,柴 作 虎 ,金 波 ,等 . 二 苯 胺 对 硝 化 棉 的 等 温 热 分 解 动 力 学 的 影 响 [J]. 含 能 材 料 ,2019,27(12):991-997.
            LUO Li⁃qiong, CHAI Zuo⁃hu, JIN Bo,et al. Effects of Diphenylamine on Isothermal Thermal Decomposition Kinetics of Nitrocellulose[J]. Chinese Journal of
            Energetic Materials（Hanneng Cailiao）,2019,27(12):991-997.
            CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS              含能材料               2019 年  第 27 卷  第 12 期 （991-997）
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