Page 15 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
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龙 骨 状 纳 米 结 构 TATB 的 构 筑 与 热 分 解 动 力 学 研 究                                                        137

            文章编号：1006‑9941（2019）02‑0137‑07

            龙骨状纳米结构 TATB 的构筑与热分解动力学研究


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            李 萍 ，敖登高娃 ，李纯志 ，段晓惠 ，裴重华                1
           （1. 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；2. 泸州北方化学工业有限公司，四川 泸州 646606）
            摘  要： 基于纳米结构对材料性能的调控，采用溶剂/非溶剂法来构筑三氨基三硝基苯（TATB）的纳米结构。通过强的非溶剂效应
            和温度效应，制备得到龙骨状纳米结构 TATB。采用场发射扫描电镜（FE‑SEM）与透射电镜（TEM）观察样品的微观形貌，X 射线衍射
            分析（XRD）和激光粒度分析仪测试样品的晶相和粒径分布。结果表明，所得样品整体呈龙骨状结晶，晶型较原料 TATB 未发生改
            变，粒径分布为 70~400 nm。不同升温速率下的热分析结果表明，龙骨状 TATB 的热分解峰温较原料 TATB 提前 1.54~2.91 ℃，表观
                                  -1
            活化能（E a ）提高 0.29 kJ·mol ，对热刺激的敏感性降低；通过微分法计算得出龙骨状 TATB 的热分解机理为随机核化，每一粒子有一
            个核，而原料则为三维扩散，其动力学方程为球形对称的 Jander 方程。
            关键词：三氨基三硝基苯（TATB）；溶剂/非溶剂法；龙骨状纳米结构；热分解动力学
            中图分类号：TJ55；TQ560.72               文献标志码：A                                    DOI：10.11943/CJEM2018129







                                                                入非离子表面活性剂调控晶粒尺寸后，制备得到粒径
            1   引 言                                             为 30~65 nm 的 TATB 颗粒，所制备的纳米级 TATB 的
                                                                热分解峰温较原料 TATB 提前 7 ℃。
                三氨基三硝基苯（TATB）            是一种对热、光、冲击
                                      ［1-2］
                                                                     除了对 TATB 进行超细化外，对其进行纳米结构化
            波、摩擦及撞击等外力作用极不敏感的炸药，具有极好
                                                                也逐渐引起研究者的关注。黄兵等                ［12］ 通过湿化学法，以
            的热稳定性。超细 TATB 爆炸能量释放完全、临界直径
                                                                尿素为原料制备出孪晶 TATB 纳米带。杨光成等                  ［10］ 采用
            小、爆轰波传播快且稳定，因此，受到研究者广泛关注。
                                                                溶剂/非溶剂法，制备出直径为 60 nm 的纳米线 TATB，其
                国 内 外 对 超 细 TATB 的 研 究 主 要 集 中 在 粒 径 尺
                                                                热分解峰温较原料提前 10 ℃，失重率提高 8%。王军
                                                    ［4］
            度、粒度分布及其性能方面            ［3-11］ 。Talawar 等 以浓硫
                                                                等 ［11］ 通过微通道定向自组装，制备出尺寸约 2 μm 的类
            酸为溶剂，去离子水为非溶剂制备出相较于原料粒径
                                                                菊花状三维结构 TATB。该三维结构由长度为 1 μm，
           （55 μm）大大减小的超细 TATB（2~5 μm），并将此超
                                                                直径为 40 nm 的纳米棒组成。通过改变微通道直径，
            细 TATB 应用到炸药配方中，发现在 10% 聚氨酯中加
                                                                制备出由直径为 30 nm 的纳米线组装而成的三维微球
            入 超 细 TATB，其 体 积 密 度 及 机 械 感 度 较 加 入 原 料
                                                                和直径为 50 nm 的一维类梭状纳米线。同样，所制备
                                    ［6］
            TATB 均有所改善。杨利等 通过溶剂/非溶剂法及形
                                                                的纳米结构 TATB 表现出比原料更低的热分解峰温。
            貌控制技术制备出粒径 30~50 nm 的球形超细 TATB，
                                                                     但是，以上研究在制备过程中使用了添加剂或浓
            并对比了表面活性剂的种类和用量对 TATB 形貌的影
                                                                H SO ，可能会影响样品的纯度和性能，浓 H SO 的使
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                                 ［7］
            响。本课题组谭学蓉等 通过半反应结晶法制备出球
                                                                用也会带来安全隐患和环境污染。此外，TATB 的纳
            形/椭球形纳米 TATB，颗粒尺寸为 60~200 nm。在加
                                                                米结构化研究尚处于初始阶段，寻找更简单绿色的制
                                                                备方法来构筑 TATB 新型纳米结构，并对其性能进行
            收稿日期：2018⁃05⁃11；修回日期：2018‑08⁃28
            网络出版日期：2018‑10‑30                                   研 究 ，可 进 一 步 丰 富 和 发 展 TATB 纳 米 结 构 化 研 究 。
            基金项目：国家自然科学基金资助（11572270）                           为此，本研究以二甲亚砜（DMSO）为良溶剂，以超纯水
            作 者 简 介 ：李 萍（1993-），女 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事 纳 米 技 术 和 纳  为非溶剂，采用溶剂/非溶剂法，通过反溶剂效应和温
            米材料研究。e‑mail：1396680204@qq.com
                                                                度效应，成功构筑龙骨状纳米结构 TATB，并对其结构
            通 信 联 系 人 ：段 晓 惠（1970-），女 ，教 授 ，主 要 从 事 含 能 材 料 结 晶 与
            理论模拟研究。e‑mail：duanxiaohui@swust.edu.cn              和热分解动力学进行了研究。
            引 用 本 文 ：李 萍 ,敖 登 高 娃 ,李 纯 志 ，等 . 龙 骨 状 纳 米 结 构 TATB 的 构 筑 与 热 分 解 动 力 学 研 究 [J]. 含 能 材 料 ,2019,27(2): 137-143.
            LI Ping,AODENG Gao‑wa,LI Chun‑zhi,et al. Construction and Thermal Decomposition Kinetics of the Keel‑like Nanostructure TATB[J]. Chinese Journal of Ener⁃
            getic Materials（Hanneng Cailiao）,2019,27(2): 137-143.
            CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS              含能材料                2019 年  第 27 卷  第 2 期 （137-143）
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