2012, 20(2):141-145. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.001
摘要:为探索高能不敏感高聚物粘结炸药(PBX)配方设计理论和方法,基于PBX炸药构效关系研究,提出了高能不敏感PBX配方设计多目标非线性优化设计的一般数学模型。针对HMX/TATB//F2314/F2311体系,在实验研究获得感度-组成函数关系的基础上,建立了以圆筒比动能、特性落高、冲击波感度为多目标函数,以能量水平、感度水平以及组分含量范围为约束条件的具体数学模型,据此设计了8种能量水平的10个PBX配方,并给出了相应的能量和冲击波感度预估值。选择了其中4种配方进行实验验证,结果表明,设计模型给出的能量和冲击波感度预估值与实测值偏差分别在5%和6%以内,特性落高预估值与实测结果则在同一水平。
2012, 20(2):146-150. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.002
摘要:为研究固体温压炸药主体组分及配比对爆炸性能的影响规律,在1 kg量级装置静爆试验的基础上采用灰色关联方法分析5种组分原材料对冲击波超压的关联程度。结果表明,与距爆心3 m处冲击波超压正相关的因素依次为:高能炸药(RDX)、超细AP(3 μm);而与距爆心9 m处冲击波超压则为:特细铝粉Ⅱ(6 μm)、特细铝粉Ⅰ(25 μm)、工业AP(120 μm)。说明,高能炸药、超细AP对较近距离冲击波超压具有主要贡献,而对较远距离冲击波超压贡献作用较小;两种粒度的特细铝粉和工业AP对不同距离处冲击波强度的作用则与之相反。
2012, 20(2):151-154. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.003
摘要:研究了胶束催化和负载型固体碱催化的3, 4-二氨基乙二肟分子内脱水合成3, 4-二氨基呋咱的两种新方法。负载型固体碱催化下,考察了反应温度、压力、物料配比等对反应收率的影响,较佳的反应条件为:150 ℃,0.7 MPa,3, 4-二氨基乙二肟(DAG)与负载型固体碱催化剂(cat.)和H2O的质量比为1:3.5:12.5,反应时间4 h,该条件下收率为91.2%。催化剂分离后重复使用五次以上,催化活性无明显下降。与氢氧化钾催化的反应相比,催化剂用量少,反应温度及压力低,收率高,易分离。胶束催化下,阴、阳离子表面活性剂在大于临界胶束浓度下均具有良好的催化效果,升高压力不利于反应进行。110 ℃,DAG与KOH、H2O及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的质量比为1:1.3:7.1:0.02条件下,常压反应10 h,反应收率为46.0%。
2012, 20(2):155-160. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.004
摘要:为了降低六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)的撞击感度,利用原位种子乳液聚合,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、苯乙烯(S)、丙烯腈(AN)等为原料合成了用于降感的接枝型水性聚氨酯(WPU-g-SAN),采用红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)、X-射线衍射(WAXD)及动态力学分析(DMA)对产物结构进行表征。结果显示所得产物为非晶结构,且存在微相分离。用制备的产物对HNIW进行包覆,通过X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)对包覆效果进行评价,并用GJB772A-1997方法测试了HNIW包覆前后的撞击感度。结果表明,包覆后的HNIW的特性落高H50由13.6 cm提高到28.5 cm。
2012, 20(2):161-166. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.005
摘要:为了消除大口径火炮主装药粒在燃烧过程中端面的减面燃烧,改善火炮的弹丸行程压力曲线,以25/37硝基胍发射药做基药,在研究不同阻燃剂含量环氧树脂复合材料的力学性能、热膨胀性能、固化性能和相应配方包覆药开孔率的基础上,对包覆药的开孔率与包覆材料的组成和性能之间的关系进行了分析比较,最后得出结论:当混合阻燃剂(m(石英):m(二氧化钛)=1:2)占E44环氧树脂树脂(含43%的650聚酰胺固化剂)质量的40%,外加10% 1:1的醇酮混合稀释剂时,在室温下固化可以得到开孔率达到99%以上的端面阻燃包覆药粒。
2012, 20(2):167-171. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.006
摘要:采用静电纺丝技术制备了硝化棉纳米纤维,确定了硝化纤维素纺丝液溶剂体系的组成。优化了静电纺丝工艺参数。研究结果表明,体积比为1:1的丙酮/乙醇混合液可作为制备硝化棉静电纺丝液的溶剂;优化得到的纺丝工艺条件为:纺丝电压14 kV,纺丝液浓度9%,纺丝液流量0.1 mL·h-1,接受距离22 cm,在该优化的工艺条件下可得到平均直径为80 nm的硝化棉纳米纤维。静电纺丝没有改变硝化纤维素的分子链结构,纳米硝化纤维素的分解热为1835.80 J·g-1,高于纺丝前硝化纤维素的分解热。
莫洪昌 , 卢先明 , 李娜 , 邢颖 , 韩涛 , 栗磊 , 张志刚
2012, 20(2):172-175. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.007
摘要:以1, 4-丁二醇(BDO)为引发剂,三氟化硼·乙醚(BF3·Et2O)为催化剂,使3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(NMMO)与四氢呋喃进行本体法阳离子开环聚合,得到端羟聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷与四氢呋喃的共聚醚(PNT)。考察了分子量的可控性,并通过红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱对共聚醚结构进行了表征。差示扫描量热法(DSC)测得PNT的玻璃化转变温度为-55.3 ℃,分解峰温为214.1 ℃。
2012, 20(2):176-179. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.008
摘要:用热重-微商热重分析(TG-DTG)、热重与傅立叶变换红外联用技术(TG-FITR)、热重与质谱联用(TG-MS)和热裂解快速扫描付里变换红外技术(RCFT-IR)法研究了1-甲基-2, 4, 5-三硝基咪唑(MTNI)热分解过程和热分解反应动力学,根据实验结果,提出了MTNI的热分解机理:MTNI的放热分解过程分两个阶段,第一阶段是—NO2基发生明显变化,生成NO;第二阶段是芳环断裂分解,释放出H2O、CO、CO2、NO2等气体。
杨建兴 , 贾永杰 , 刘毅 , 李乃勤 , 白微 , 张步允
2012, 20(2):180-183. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.009
摘要:用高压差示扫描量热法(DSC)与密闭爆发器实验,对比研究了均质叠氮硝胺发射药(DA3),和含DA3、RDX质量分数分别为85%、15%的DAR15发射药及含DA3、RDX质量分数分别为75%、25%的DAR25发射药的热分解及燃烧性能。结果表明,DAR15及DAR25发射药的DSC有两个放热峰,峰值温度约为210 ℃第一个放热峰由DA3分解所致,峰值温度约为236 ℃的第二个放热峰由RDX的分解引起,而DA3仅呈现一个放热峰。随着RDX含量增加,第一个峰的放热量减少,第二个峰的放热量增加。与DA3相比,DAR15及DAR25在40~120 MPa压力范围内燃速压力指数变大,在120 MPa~pdpm(压力陡度的最大值所对应压力)压力范围内燃速压力指数降低。RDX的引入使DAR15及DAR25发射药的起始燃速及起始燃气生成猛度降低,燃烧渐增性提高。
2012, 20(2):184-187. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.010
摘要:采用DSC、TG法研究了高氯酸铵(AP)和高氯酸铵/卡托辛(Catocene)两个体系的热分解行为,分别采用Ozawa和Kissinger方法计算了热分解反应的活化能Ea1、Ea2、Ea3和指前因子lnA1、lnA2、lnA3等动力学参数。结果表明,加入卡托辛后,DSC曲线在180 ℃附近多出一个放热峰,归属于卡托辛的氧化放热,AP低、高温分解表观活化能分别降低了13.2, 7.1 kJ·mol-1。利用Satava-Sestak方法确定了两体系热分解的机理函数,同时探讨了卡托辛对高氯酸铵分解促进作用的机理。
2012, 20(2):188-192. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.011
摘要:用密闭爆发器实验、差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了3,3-二叠氮甲基氧丁环/3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(BAMO/AMMO)基含能热塑性弹性体(ETPE)发射药和RGD7硝胺发射药的燃烧性能及热行为。结果表明:与RGD7硝胺发射药相比,ETPE发射药燃烧时间较长,燃速较低,燃速压力指数n大于1,而RGD7硝胺发射药燃速压力指数小于1。对于RGD7硝胺发射药,RDX的熔融吸热峰(204.8 ℃)不明显,且分解放热峰(240 ℃)滞后于硝化棉/硝化甘油(NC/NG)(194 ℃),而ETPE发射药中poly(BAMO/AMMO)分解温度(263 ℃)高于RDX(240 ℃)。ETPE发射药和RGD7硝胺发射药的不同燃烧性能归因于发射药中主组分的不同热行为。
2012, 20(2):198-201. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.013
摘要:用半导体桥(Semiconductor Bridge,SCB)研究了点燃两种不同粒度(细化5~15 μm和结晶300 μm)的叠氮化铅(Lead Azide,LA)所需的电压、电流和光信号。结果表明:细化LA被SCB点燃时,其出光时间早于SCB二次峰结束时间,而结晶LA出光时间要晚于SCB二次峰结束时间。随SCB点火电压增加,SCB二次峰的持续时间以及出光时间均缩短。由D-最优化法所得两种LA点火数据显示:细化LA的最小发火电压是结晶LA的50%。
2012, 20(2):202-204. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.014
摘要:提出通过随机方向法由计算机赋初值求燃烧产物平衡组成的改进吉布斯自由能法。讨论了影响随机方向法求解初值个数和区间选取的因素。用改进法和原吉布斯自由能法计算了肼和氧的燃烧产物。结果表明,二者结果相同。改进算法具有算法简单、计算收敛、符合约束条件的初值完全由计算机生成的优点。
2012, 20(2):205-209. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.015
摘要:为了探讨加载方式对高聚物粘结炸药(PBX)巴西试验结果的影响,对某PBX炸药分别进行了传统巴西试验、30°圆弧巴西试验和橡胶垫巴西试验,得到的间接拉伸强度分别为3.57, 5.22, 5.48 MPa,与此PBX炸药的直接拉伸试验强度值5.50 MPa相比,只有橡胶垫巴西试验结果与直接拉伸强度最接近。传统巴西试验和30°圆弧加载试验曲线为无效加载曲线,而橡胶垫加载巴西试验曲线为有效加载曲线。在传统巴西试验和圆弧加载巴西试验样品的加载区域除了主裂纹以外还存在一条或多条裂纹,而橡胶垫加载巴西试验样品只有一条主裂纹,没有其它次裂纹。表明,橡胶垫巴西试验方法更适合于测试PBX炸药的拉伸强度。
2012, 20(2):210-213. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.016
摘要:针对逻辑网络起爆器直径小、长径比大、多拐角结构特点和太安(PETN)基腻子炸药粘度大的性能特征,研究了多流道等比压装药技术,确定了较佳的装药工艺条件为比压80 MPa,保压时间30 min。对等比压装药(0.3 mm×0.3 mm~2.0 mm×2.0 mm)不同沟槽截面尺寸和不同装药拐角(108°~160°)对爆速的影响规律,以及装药最小传爆沟槽尺寸和最大传爆拐角进行了考察,并对等比压装药的理化均匀性、波形同步性进行了试验研究。结果表明,逻辑网络起爆器的最小沟槽传爆尺寸为0.3 mm×0.3 mm,最大传爆拐角为150°,其装药密度范围为1.504~1.507 g·cm-3,装药成分差为0.34%~0.56%,波形同步分散性在0.03~0.05 μs之间。
2012, 20(2):214-217. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.017
摘要:为了研究弹道抛掷法测试无雷管感度工业炸药作功能力的可行性,以200 g乳化基质、铵油炸药(多孔硝铵: 柴油=94: 6)、重铵油炸药(铵油炸药: 乳化基质=2: 1)为试样,以100 g TNT和2号岩石粉状乳化炸药作为传爆药进行了弹道抛掷试验。结果表明:该方法测试无雷管感度工业炸药几乎不受传爆药作功能力的影响,测试数据精度高,结果可靠。同时选择了在乳化基质中加入铝粉作为试样,验证了弹道抛掷法对无雷管感度工业炸药组分变化的敏感性。结果表明:弹道抛掷法对无雷管感度工业炸药试样组分变化具有较高的敏感性。
2012, 20(2):218-222. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.018
摘要:为了能安全有效地销毁废旧催泪弹,确定最佳的焚烧销毁参数,根据最小自由能法计算了催泪弹药剂在不同温度, 空气过量系数分别为1.2、1.4、1.6、1.8、2.0下发生燃烧反应的平衡产物,验证了焚烧炉焚烧法销毁废旧催泪弹的可行性。并对烟气中相关生成物的浓度变化规律进行了研究和讨论,分析确定了催泪弹药剂安全焚烧销毁所需的最佳焚烧温度为1473 K及空气过量系数为1.6。
2012, 20(2):223-228. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.019
摘要:为了将多孔硅应用于含能材料的制备,采用电化学双槽腐蚀法制备了平均孔径4.3 nm,厚度超过100 μm的不龟裂多孔硅薄膜,利用硅烷偶联剂(KH550, KH560, KH570)对此多孔硅薄膜进行表面处理,采用红外光谱(FTIR)技术研究了三种硅烷偶联剂对多孔硅处理前后红外光谱的变化。结果显示,三种硅烷偶联剂均大大降低了多孔硅表面的Si—Hx键的数量,使不稳定的Si—H键转化成更加稳定的Si—OR键。其中KH550和KH570消除悬挂键的效果优于KH560。
2012, 20(2):229-233. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.020
摘要:为了研究含铝炸药的后燃效应,以钝黑铝(AⅨ-Ⅱ)、某含铝炸药(JAL)两种炸药为研究对象,设计使用了一种用于增强贫氧炸药后燃效应、可充填不同气体的双层试验装置。采用水下爆炸测试方法,对试验装置中的装药分别在不同压力(0.1, 0.6, 4.6 MPa)氧气、空气和氮气条件下的爆炸能量输出进行了研究,计算得到了冲击波能、气泡能和总能量,并给出一种计算炸药后燃效应能量的方法。结果表明,实验数据平行性较好,距爆心同一距离、同一水平但不同方位处的水下爆炸测试参数一致,在测试范围内冲击波压力峰值符合爆炸相似律; 该试验装置可有效地增强含铝炸药后燃效应,在实验研究范围内,后燃效应释放的能量最高值达到了爆热的78%。使用水下爆炸的方法,结合设计的试验装置,可以对含铝炸药的后燃效应进行测量。
2012, 20(2):234-239. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.021
摘要:在综合分析国内外含能薄膜相关文献的基础上,认为金属复合含能薄膜桥、含能半导体桥及纳米多孔硅/氧化剂复合薄膜制作工艺与微机电系统(micro-electro-mechanical systems, MEMS)器件制备技术具有良好的兼容性,在此基础上阐述了上述三种薄膜材料的制备方法及输出特性,认为MEMS火工装置为火工技术的发展提供了一个重要的研究方向。
2012, 20(2):240-247. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.022
摘要:近年来离子液体由于其独特的性质而受到广泛关注。本研究从离子液体应用于芳香环硝化、含氢键炸药回收提纯及在推进剂和熔铸炸药的方面进行了综述,认为离子液体在这些方面的绿色环保优势得到了充分体现。一些含能离子液体可应用于自燃推进剂燃料和替代TNT作熔融介质用于熔铸炸药,认为它们表现出很好的应用前景。
2012, 20(2):248-255. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.02.023
摘要:介绍了不同晶型六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW, CL-20)(包括α-、β-、γ-、ε-及ζ-)的结构、热稳定性及性能。综述了CL-20的重结晶方法(包括溶剂-非溶剂法和溶剂挥发法)以及在溶液中的晶型转变。认为:ε-CL-20最有应用价值,不能直接合成,它需通过重结晶得到,但结晶时的晶型转变会降低ε-CL-20晶型的纯度,从而影响爆轰性能。讨论了溶剂和温度对CL-20晶型转变的影响。根据Ostwald规则,从热力学和动力学角度解释了CL-20的晶型转变过程。指出了现有研究的不足,提出了通过控制CL-20的晶型转变路径、优化重结晶条件,以获得晶型纯度高的ε-CL-20的新思路。
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