胡荣祖 , 高红旭 , 赵凤起 , 张海 , 马海霞 , 徐抗震
2009, 17(6):635-642. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.001
摘要:通过合理假设,从谢苗诺夫(Semenov)热爆炸理论和8个非等温动力学方程,导出了估算含能材料(EMs)热爆炸临界温度(Tb)的2个通式和它们的6个派生式。从EMs的非等温DSC曲线可获得DSC曲线偏离基线的起始温度(T0)、onset温度(Tei)和放热分解反应的动力学参数。由方程T0i or ei = T00 or e0 + a1 βi + a2 βi2+…+aL-2βiL-2,i=1,2,…, L可得到T00和Te0值,随后用6个派生式可计算Tb值。对1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂双呋咱[3,4-c:3′,4′-h]十氢化萘,1,4,5,8-四氮杂双呋咱[3,4-c:3′,4′-h]十氢化萘,1,3,4-三硝基咪唑烷酮[4,5-b]呋咱[3,4-e]哌嗪,咪唑烷酮[4,5-b] 呋咱[3,4-e]哌嗪,1,3,4,8-四硝基咪唑烷酮[4,5-b]呋咱[3,4-e]哌嗪,1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂萘呋咱[3,4-b]十氢化萘,1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂呋咱[3,4-f]环庚烷,由6个派生式所得的Tb值甚接近。
胡荣祖 , 高红旭 , 赵凤起 , 张海 , 赵宏安 , 马海霞 , 邢晓玲 , 薛亮
2009, 17(6):643-649. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.002
摘要:根据Kooij公式和van′t Hoff公式,从恒速升温速率下的DSC曲线峰温导出了计算含能材料放热分解反应动力学参数的两个数学表达式,提出了计算相应动力学参数的数值方法。对1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己酮-2 (Keto-RDX),由导出的两个表达式、Kissinger法、Ozawa法、Tang法、Hu-Gao-Zhang法、非线性等转化率积分法(NL-INT)所得的活化能E值彼此接近, 表明Kooij′s 公式中的a值取0.5, van′t Hoff公式的b值取0.003, 可得到合理的动力学参数。
2009, 17(6):650-654. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.003
摘要:为研究不同键合剂在丁羟(HTPB)推进剂中作用机理,采用分子动力学(MD)方法和COMPASS力场对固体填料(Al/Al2O3)晶面、键合剂及HTPB所组成的层面模型进行了模拟计算,求得了吸附能与静态力学性能,研究了键合剂对体系力学性能的影响; 在303 K温度下对推进剂中氧化剂分解气体O2和H2O在键合剂膜层中的扩散进行了模拟,探讨了键合剂对推进剂抗老化性能影响。 结果表明,键合剂加入能够增强固体填料同HTPB界面吸附能力,使体系弹性系数增强,刚度增加;而键合剂膜层对气体扩散的阻碍能力也同提高体系抗老化性能趋势一致。
2009, 17(6):655-659. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.004
摘要:采用附着能(AE)和BFDH(Bravais-Friedel-Donnary-Harker)模型预测了HMX的β和α晶型的晶体形貌,确定了形态学上重要的生长晶面,β-HMX为(020)、(011)、10-2)、(11-1)、100),α -HMX为(040)、(220)和(111)。各个晶面的表面结构分析表明,(100)和(111)为强极性晶面,(020)、(011)、(11-1)以及(220)为极性晶面,而(10-2)和(040)为非极性晶面。据此可预测在强极性的质子溶剂中,(100)和(111)将成为形态学上重要的晶面,(020)、(011)、(11-1)以及(220)的显露面可能增加,(10-2)和(040)面则将变小甚至消失,而在非极性溶剂中则可能刚好相反。
崔彩萍 , 黄辉 , 段晓惠 , 曾贵玉 , 马拥军 , 裴重华
2009, 17(6):660-663. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.005
摘要:采用溶剂挥发法,在玻璃基底上制备出具有分形结构特征的RDX晶体,利用扫描电子显微镜(SEM)表征样品的形貌,初步研究了RDX溶液浓度及表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵对RDX分形结构的影响,并对RDX分形结构的形成机理进行初步分析。结果表明,借助玻璃基底上的非平衡结晶过程,可实现RDX的多种分形生长; 当RDX浓度较低时形成具有明显主干与分枝的分形结构,浓度较高时形成无规分杈的分形结构; 表面活性剂对RDX分形结构影响较大。
2009, 17(6):664-667. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.006
摘要:高聚物黏结炸药(PBX)是一种颗粒高度填充的含能复合材料,其单质炸药晶体的体积百分含量通常达到了80%以上,采用经典的细观力学模型Hashin-Shtrikman界限法获得的PBX有效弹性模量与实验测试值存在较大误差。引入含有炸药密度参数的“界面结合修正系数”,得到了一个改进的Hashin-Shtrikman模型。设计了三种密度的以TATB为基的PBX,测定了相应的弹性模量值,并确定了模型的修正系数为0.813(ρ/ρ0)8.64和0.296(ρ/ρ0)8.68。分别利用经典的和改进的Hashin-Shtrikman模型计算了该型PBX的有效体积模量和有效剪切模量,同时与实验值进行了对比。结果表明: 以TATB为基的PBX其有效弹性模量随密度的减小呈指数形式衰减,且体积模量与剪切模量随密度的影响程度几乎一致,其指数约为8.6; 改进的Hashin-Shtrikman模型的预测结果与实验值的误差在1%左右; 改进后的模型合理,拟合精度高,适合于对双组分PBX有效弹性模量的预测。
张腊莹 , 衡淑云 , 刘子如 , 张皋 , 邵颖慧 , 王琳 , 赵凤起 , 谭惠民
2009, 17(6):668-673. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.007
摘要:用高压差示扫描量热法(PDSC)和热重-微商热重法(TG-DTG),研究了PBT与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间的相互作用。结果表明,CL-20受到PBT的促进而提前分解,PBT/CL-20中CL-20的分解峰温比CL-20单组分提前了33.7 ℃,一部分PBT因受到CL-20和(或)其分解产物的作用也提前分解。PBT大分子对DNTF和TNAZ的气化起到抑制作用,并使其分解放热反应大幅提前近100 ℃,同时,DNTF和TNAZ气相产物对PBT的分解也有促进作用。除了PBT对ADN产物AN的升华过程有抑制外,PBT和ADN及其凝聚相产物之间的相互作用较小,但ADN的气相产物对PBT和ADN都有一定的影响。
2009, 17(6):674-677. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.008
摘要:由丙二腈(MN)合成3-氨基-4-偕氨肟基呋咱的反应机理,已有文献建议为下述四步: 亚硝化、重排、肟化和脱水环化。本研究以原位红外跟踪了亚硝化这一步,检测到2-亚硝基丙二烯(NMN)及2-肟基丙二腈(OMN)这一对异构体。此外,得到了—NO、 NOH和—OH的三维原位红外图谱及—NO、CN和—OH在亚硝化过程中特征峰强度的变化,这有助深入了解亚硝化过程。不过,实验未能分离出OMN。NaOMN作为MN与NaNO2反应的产物,1,3-二氨基-1,2,3-三肟基丙烷作为OMN钠盐(NaOMN)与NH2OH的产物,两者均被成功地分离,并以IR、NMR、MS和元素分析证实。根据上述实验结果,提出了一个五步反应机理:硝化、重排、成盐、肟化及脱水环化。
曹端林 , 王小军 , 杨彩云 , 宋磊 , 韩豪 , 周俊峰 , 常俊芳
2009, 17(6):678-680. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.009
摘要:以甲基咪唑为原料,通过一步硝化法制备了1-甲基-4,5,-二硝基咪唑(4,5-MDNI),解决了4,5-二硝基咪唑(4,5-DNI)显酸性的问题,并以元素分析,红外光谱,核磁共振光谱,质谱对其结构进行了表征,通过正交实验研究了温度、反应时间、发烟硝酸与发烟硫酸的体积比对4,5-MDNI的收率的影响,结果表明,合成4,5-MDNI的最佳工艺条件为: 温度105~115 ℃,反应时间2 h,发烟硝酸与发烟硫酸的体积比为1:1,此时收率达60%(以4,5-MDNI计)。利用DSC对目标产物进行了热分解研究,表明目标产物熔点为78 ℃,热安定性良好。
2009, 17(6):685-688. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.011
摘要:分别采用重结晶法和中和反应法制备了碳纳米管/硝酸钾(CNTs/KNO3)纳米复合粒子,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射能谱(XRD)、比表面积(SSA和差热分析(DSC)等手段对复合粒子进行了表征。结果表明: 两种制备过程实现了KNO3在CNTs外表面的负载,重结晶法制备的复合粒子的比表面积比CNTs降低了113.9 m2·g-1<./sup>,热分解温度与KNO3相当; 反应法制备的复合粒子的比表面积比CNTs降低了138.7 m2·g-1<./sup>,热分解温度比KNO3降低了28 ℃。表明反应法制备的样品中,CNTs对KNO3的热分解过程具有催化作用。
2009, 17(6):689-693. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.012
摘要:通过在二氧化硅(SiO2)溶胶向凝胶转变过程中,依次加入黑索今(RDX)的丙酮-N,N-二甲基酰胺(DMF)混合溶液和氟橡胶(FPM2602)的乙酸乙酯溶液,采用提拉法和手工旋转涂抹法制备了白色半透明状质量分数为80%的RDX/SiO2传爆药薄膜。结果表明,当正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇摩尔比为1:4时,随醇水摩尔比的适当减小,膜的韧性降低并且成膜后RDX粒径变小; 溶胶在60 ℃陈化时,随陈化时间增加,溶胶粘度由3 Pa·s增至凝胶点时的13 Pa·s,此时涂膜,所得薄膜表面平整。扫描电镜表明,在薄膜内部,300~500 nm的球状SiO2黏附在RDX表面,形成3~5 μm且呈块状的RDX/ SiO2复合膜单元,是一种新型的膜状传爆药。
盛涤伦 , 马凤娥 , 张裕峰 , 朱雅红 , 陈利魁 , 杨斌
2009, 17(6):694-698. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.013
摘要:制备了高氯酸·四氨·双叠氮基合钴(Ⅲ)(DACP)的单晶,用X-ray单晶面探衍射仪测定了其晶体结构。结果表明,晶体属三斜晶系,空间群为P-1。晶体学参数为: a =0.74229(9)nm,α =93.244(2)°; b=1.2127314) nm,β =100.074(2)°; c=1.8124(2)nm,γ =98.033(2)°。晶胞体积V=1.5851(3) nm3,晶胞分子数 Z =6,计算密度Dc=1.952 mg·mm-3,线性吸收系数μ =1.901 mm-1,单胞中电子数目F(000)=948。该化合物对635 nm的激光非常敏感。
2009, 17(6):699-703. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.014
摘要:以电容放电的方式研究了半导体桥(SCB)点火过程与药剂之间可能存在的能量作用形式。设计了不同的点火实验,有针对性地验证了等离子体对药剂的冲击作用和渗透热作用。从等离子体存在形式出发,利用等离子体传热理论,初步建立了等离子体传热模型。对斯蒂芬酸铅(LTNR)、叠氮肼镍(NHA)和硝酸肼镍(NHN)进行单颗粒球形传热模型的Fourier分析和数值模拟,并对三种药剂进行了SCB点火实验。LTNR、NHA、NHN三种药剂的最低点火电压分别为11, 15, 39 V。点火实验结果表明,药剂的导热系数影响SCB点火属性,导热系数小的药剂对应的最低点火电压也小。结合模拟的结果得到了SCB等离子体点火中,渗透热作用为主要能量作用形式的结论。
2009, 17(6):704-707. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.015
摘要:为了研究高燃速做功器件内部燃烧波传播速度的变化规律和燃烧特性,保证该器件作用迅速、稳定,采用光导纤维测速法,对烟火型短脉冲推冲做功装置点火-燃烧过程的传火速度以及不同密度下推冲器的稳定燃速进行测试。结果表明: 其燃烧过程具有非平行层燃烧的特性,沿燃烧波传播方向,推进剂燃烧存在不同特征的3个区域,平行层燃烧区,过渡燃烧区以及稳定对流区; 装药密度为1.45 g·cm-3时,推冲器的稳定燃速达到最大。
2009, 17(6):708-712. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.016
摘要:通过高速摄影技术拍摄造雾剂燃烧过程、利用热失重法(TG)、差示扫描量热法(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)技术分析造雾剂的燃烧过程及其对凝结核生长行为的影响。测试结果和理论计算结果表明,造雾剂燃烧后生成携带高温凝结核的热气团,热气团上升过程中其内部温度和压力迅速下降。TG、DTA和SEM分析表明,造雾剂燃烧反应后产生的凝结核主要组分为NaCl,粒度分布范围为0.2~1 μm。热气团在膨胀冷却过程中温度和压力瞬间变化而造成的巨大的过饱和度对凝结核的生长过程起到关键作用。
2009, 17(6):713-716. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.017
摘要:黑索今(RDX)属于非补强性填料,与黏结剂的结合效果差,当其受到载荷作用时,黏结剂与RDX间的界面结合容易被破坏,黏附失效而导致黏结剂从固体颗粒表面脱离, 容易出现产品缺陷,影响产品性能。为深入了解RDX为基的高聚物粘结炸药(PBX)压制过程的损伤形成规律,对以RDX为基的两种炸药配方进行压制实验,研究了压制条件及黏结剂选择等因素对炸药成型性能的影响规律。结果表明: 控制降温速率、采取分段保压的方法可有效抑制炸药件内部损伤的形成; 选择适当的黏结剂对提高RDX为基的PBX炸药压制件的成型性能具有重要作用,丙烯腈丙烯酸酯黏结剂与RDX之间的黏附性能要比F2311好,该炸药配方压制出的炸药柱各方面性能良好,而以F2311为黏结剂的炸药配方压制出的炸药柱不能满足使用要求,存在较大的质量缺陷。
2009, 17(6):717-721. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.018
摘要:用HNIL·NOF3-和HNIL·HSO4-新型酸性离子液体为Lewis酸催化剂,考察了催化剂种类、用量、硝化反应时间、温度、醋酐等因素对甲苯选择性硝化反应的影响,并研究了催化剂的循环使用效果。结果表明,醋酐存在条件下,以CCl4为溶剂、95%发烟硝酸为硝化剂,温度控制在55 ℃,反应60 min,3.0 g HNIL·HSO4-新型酸性离子液体催化剂对甲苯硝化表现出较强的区域选择性,产物收率达到99.4%,硝化产物邻位和对位异构体的重量比达1.12,较硝硫混酸的1.67显著降低。该催化剂可循环使用5次,催化活性变化很小。
2009, 17(6):722-725. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.019
摘要:研究了钢壳与两种配方反应材料组成的复合反应破片对薄钢靶的侵彻毁伤效果,利用12.7 mm口径弹道枪发射复合反应破片和惰性破片对A3钢板侵彻试验,采用高速摄影观察破片穿靶过程。试验结果表明,两种配方复合反应破片侵彻靶板过程中都产生燃爆效应,钛粉和聚四氟乙烯配方反应材料复合反应破片的爆燃效果好于铝粉和聚四氟乙烯配方; 复合反应破片穿靶过程毁伤能力随壳体厚度增加而增大; 复合反应破片的穿靶孔径比同尺寸惰性破片提高约40%。
2009, 17(6):726-730. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.020
摘要:针对密闭爆发器实验过程中压力迅速变化的特点,提出考虑压力因素的热流密度方程,建立密闭爆发器实验中内壁传热的一维半无限大传热模型,推导出实验过程中的传热表达式,并使用该模型对双芳-3(SF-3)、太根(TG)及含黑索今5%(TD-15)和含黑索今30%(TD-30)的三基发射药密闭爆发器实验结果进行了实例验证。结果显示该模型修正出的总热散失与理论值的误差在10%以内,对双芳-3发射药修正得到的燃速压力指数(0.9864)接近该发射药的期望值(1)。
2009, 17(6):731-739. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.021
摘要:多功能含能结构材料是化学能和动能综合利用的用于提高战斗部毁伤效能的新型功能材料。本研究着重介绍了多功能含能结构材料及其应用的国内外研究现状。对多功能含能结构材料作用特性的实验测试方法、作用机理和理论模型进行了简要的评述; 阐述了冲击诱发化学反应(shock induced chemical reactions,SICR)方法理论基础和数值仿真方法,并对多功能含能材料的应用现状和前景进行了展望,并给出了近期开展工作的建议。
2009, 17(6):740-744. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.022
摘要:分析了国内外构筑氧化呋咱环的几种常用方法。总结了氧化氰结构的制备方法及其优缺点,如羟肟酰氯与弱碱的作用、醛肟与氧化氮作用、肼钾盐与氧化剂作用等,以及由氧化氰二聚反应获得的具有不同对称结构的氧化呋咱衍生物。列举了部分对称氧化呋咱衍生物的性能,分析结果有望设计和合成性能良好的新氧化呋咱衍生物。
2009, 17(6):745-750. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.023
摘要:3,3-双叠氮甲基氧丁环(BAMO)基聚合物是一类典型的高能量、高密度的含能聚合物。本研究介绍了BAMO单体、均聚物及共聚物的合成及性能的研究发展状况,并对其今后的研究进行了展望。指出BAMO-AMMO和BAMO-GAP含能热塑性弹性体是得到较为广泛应用的BAMO基聚合物,活性阳离子聚合法是BAMO基聚合物的主要合成方法。
刘勇 , 熊鹰 , 舒远杰 , 刘学涌 , 钟发春 , 张勇 , 孙毅
2009, 17(6):751-752. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.024
摘要:芳香多环共轭化合物分子多呈现平面结构,该类化合物大多具有荧光效应。当富电子的荧光共轭化合物与缺电子多硝基化合物接触时,荧光会发生猝灭。利用硝基化合物对荧光共轭化合物的荧光猝灭性质,可用于炸药的检测。以蒽醌为原料,经亲核加成、水解反应合成了9-羟基-9-乙炔基蒽酮,该化合物分子中含有供电子的羟基基团,且含有较大的共轭体系,因此具有一定的荧光。本实验合成了芳环荧光分子9-羟基-9-乙炔基蒽酮,初步检测了其对TNT的荧光响应,结果表明在氯仿溶液中TNT能与9-羟基-9-乙炔基蒽酮发生明显的荧光猝灭作用。预计该类芳环荧光物质在爆炸物检测中具有潜在的应用前景。
2009, 17(6):753-754. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2009.06.025
摘要:研究了1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基甲苯(TATB)在3-乙基-1-甲基咪唑四氟化硼、3-丁基-1-甲基咪唑四氟化硼、3-丁基-1-甲基咪唑六氟化磷、3-己基-1-甲基咪唑溴化物和3-丁基-1-甲基咪唑氯化物([Bmim]Cl)五种离子液体中的溶解性。实验中发现([Bmim]Cl)对TATB有一定的溶解性。利用[Bmim]Cl对TATB进行重结晶,并对重结晶前后样品进行DSC测试。结果表明,重结晶后样品的的放热峰温(375 ℃)比粗品的放热峰温(363 ℃)有所延迟,说明重结晶后TATB热稳定性有所提高。
摘要:
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