摘要:
胡荣祖 , 赵凤起 , 高红旭 , 马海霞 , 张海 , 徐抗震 , 赵宏安 , 姚二岗
摘要:借助N,N’-二[ (2,2,2-三硝基乙基-N-硝基)乙二胺的恒容标准燃烧热( ),不同加热速率( )非等温DSC曲线离开基线的初始温度( )、onest温度( )、最大峰顶温度,由Kissinger法和 Ozawa法所得的热分解反应活化能( and )和指前因子( ),从方程 所得的 值,从方程 所得的 值,从方程 所得的b值,从方程 所得的a值,估算的比热容( )、密度( )、热导率( )和分解热( ,取爆热之半)数据,Zhang-Hu-Xie-Li公式,Hu-Yang-Liang-Xie公式,基于Berthelot方程和Harcourt-Esson方程计算热爆炸临界温度的公式,Smith方程,Friedman公式,Bruckman-Guillet公式,热力学公式和Wang-Du公式,计算了由理想燃烧反应和Hess定律得到的BTNEDA的恒容标准燃烧能 (BTNEDA, s, 298.15K)和标准生成焓 (BTNEDA, s, 298.15K), 时的 、 和 值( 、 和 ),热爆炸临界温度( 和 ),绝热至爆时间( ),撞击感度50%落高( ),热点起爆临界温度( ),被350K环境包围的半厚和半径为一米的无限大平板、无限长圆柱和球形BTNEDA的热感度概率密度函数 ,相应于 vs 关系曲线最大值的峰温( ),安全度 (SD),临界热爆炸环境温度 ( ) 和 热爆炸概率 ( )。得到了评价BTNEDA热安全性的下列结果:(1) (BTNEDA, s, 298.15K)=-(3478.11?6.41) 和 (BTNEDA, s, 298.15K)=-(53.54?6.41) ; (2) , , ; , ; (3) 当 , , , , , , , cm, , s, K 和 , cm, s, K, 对无限大平板, , , , , 对无限长圆柱, , , , , 对球, , , , 。运用密度泛函理论计算获得了BTNEDA的优化构型及红外光谱,分析了其分子总能量、前沿轨道能量和原子净电荷分布。
2012, 20(5):514-527. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.002
摘要:近30多年来,通过量子化学计算和分子动力学模拟,国内外已提出过许多关于含能材料撞击感度的微观理论判据。本文主要介绍我们研究小组从高能分子、高能晶体到高能复合材料的热解机理和感度判别的相关工作,其中关于高能晶体和复合材料的感度判别的一些结果和判据是首次报道。
满田田 , 牛晓庆 , 张建国 , 王颖 , 张同来 , 周遵宁
2012, 20(5):528-533. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.003
摘要:根据CH4、BH3、NH3以及C2H4的结构特点,设计了7种新型叠氮类高氮含能化合物C(N3)4、B(N3)3和N(N3)3; CC(N3)4、BN(N3)4、NN(N3)4和CC(N3)6,在B3PW91/6-311+G(d)水平下对上述化合物进行了构型优化、振动频率以及键级分析,计算结果表明,所有化合物均无虚频,为势能面上的稳定结构,理论计算的红外结果与现有的实验结果十分相符。键级结果表明中心原子形成的键相对较弱,为爆炸时可能的首发键。计算得到了目标化合物的生成热、密度、爆速和爆压。计算得到几乎所有分子的爆速和爆压都超过了HMX,在含能材料领域具有潜在的应用前景。
高大元 , 文雯 , 舒远杰 , 黄谦 , 蔡忠展 , 温茂萍 , 蓝林钢 , 罗观
2012, 20(5):534-540. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.004
摘要:添加2%热塑性弹性体401和501对B炸药改性,得到改性后炸药MB-1和MB-2,测试了二者的力学性能和落锤撞击感度,分别用经验法和VLWR程序计算了二者的爆轰性能。结果表明,MB-1和MB-2的弹性和韧性均好于B炸药; 在低速(100~1500 s-1)冲击下,MB-2的韧性比MB-1好。大药片落锤撞击感度试验中,MB-1和MB-2的爆炸反应阈值高度分别为3.5~4 m和6~6.5 m,MB-1的撞击感度比MB-2高。与B炸药相比,MB-1和MB-2的爆速分别降低了0.104 mm·μs-1和0.099 mm·μs-1,爆压分别降低了1.3 GPa和1.2 GPa。
2012, 20(5):541-544. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.005
摘要:以2,4, 5-三硝基咪唑(2,4, 5-TNI)为“母体”结构单元,用硝基、硝氨基和偶氮基等爆炸基团取代其1位氮上的氢原子获得系列新型多硝基咪唑类炸药分子。运用Brinkley-Wilson(B-W)法则、Rothsteine′s和Kamlet方法等对该类炸药的爆炸参数进行了计算,并与HMX等炸药的爆炸参数进行了比较。结果表明,该类炸药密度大,爆速为7.9~9.2 km·s-1,爆压为29.0~42.0 GPa,接近RDX甚至HMX,是一类新型高能量密度材料化合物; 该类炸药分子中含芳香咪唑环,预计其分子稳定性良好。
2012, 20(5):545-550. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.006
摘要:炸药件的膨胀特性对其使用性能有重要影响,研究TATB基PBX炸药件晶体取向与膨胀特性的关系,可为控制TATB晶体的形稳性提供基础支撑。采用线膨胀仪测定了颗粒状、片状及原材料TATB晶体所压制药柱沿不同方向的膨胀特性,采用X射线衍射仪和Rietveld全谱拟合精修的方法测定了TATB基PBX炸药件的晶体取向(F),并研究了TATB晶体取向对膨胀特性的影响。结果表明: TATB基PBX药柱存在各向异性膨胀,轴向的膨胀程度约为径向的2倍,膨胀系数(αCTE)与药柱中晶体的取向满足关系αCTE=(7.08+10.37×F)×10-5K-1,药柱的线膨胀系数随晶体取向增大而增大,而不同形貌的TATB晶体所压药柱的取向不同。因此,通过改变晶体形貌可以控制晶体取向,进而抑制药柱膨胀的各向异性,改善TATB炸药的形稳性。
2012, 20(5):551-554. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.007
摘要:为解决TATB合成中氯离子杂质对产品的影响,研究了以间苯三酚为原料,经过硝化、烷基化和胺化合成无氯TATB的改进工艺。详细研究了反应试剂、物料配比、反应温度、反应浓度等对产物收率的影响,各步收率达到91%以上,并用核磁共振氢谱、碳谱和质谱等对TATB及中间体进行了结构表征。改进的工艺具有两个主要特点: 一是硝化反应中采用了硝酸铵-浓硫酸为硝化剂的新硝化体系,确定了硝化反应条件为n(间苯三酚)n(硝酸铵)=13.3,反应浓度为0.356 mol·L-1,反应温度≤10 ℃; 二是胺化反应中采用了绿色溶剂乙醇作为胺化反应介质。
张学梅 , 董海山 , 孙杰 , 高大元 , 夏云霞 , 刘晓峰 , 董晓
2012, 20(5):555-559. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.008
摘要:为寻求可替代梯恩梯用于熔铸炸药的液相载体,研究绘制了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)与3-氨基-2,4,6-三硝基苯甲醚(ANTA)混合物的二元相图,并测定了最低共熔物的感度、热安定性、爆轰性能。结果表明,当TNAZ与ANTA质量比为60/40时为最低共熔物,共熔点为84 ℃; 最低共熔物热分解温度高、热安定性好、撞击感度、摩擦感度和静电火花感度与TNT相当,做功能力相当于148% TNT和114% Comp.B; 70 ℃恒温放置6 h不渗油,是一种具有潜力的可替代TNT的熔铸炸药。
陈玲 , 李华荣 , 熊鹰 , 徐瑞娟 , 徐涛 , 刘晓峰 , 舒远杰
2012, 20(5):560-564. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.009
摘要:通过差示扫描量热仪、光学显微镜、X-射线衍射仪以及密度泛函理论研究了不同摩尔比的甲基硝基胍与硝酸肼二元低共熔物的熔点、冷却结晶形貌、晶体结构和分子间相互作用。研究发现甲基硝基胍与硝酸肼的摩尔比为32时制得的共熔物熔点最低,为67.06 ℃,冷却凝固后出现了既不同于硝酸肼也不同于甲基硝基胍的棒状结晶,且此配比下的共熔物形貌较均匀。量子化学计算结果表明甲基硝基胍与硝酸肼低共熔物不是简单的机械混合物,分子间存在相互作用力。
2012, 20(5):565-570. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.010
摘要:为掌握炸药压制结构特征,利用微纳米焦点X射线CT(μCT)研究了RDX晶体压制进程,分析了晶体间隙与截面密度及其分布。μCT结果显示:随着压制压力增大,晶体间隙减小,截面密度增大且相对波动性逐渐减小; 150 MPa压力下密度趋于均匀分布,但仍有微间隙的明显特征。分析表明: RDX压制密度梯度现象明显,愈靠近压制端面的截面密度愈高,提高压制压力有利于密度均匀,但过高会带来裂纹问题,可采用双向压制、减小压制高度或加工提取靠近压制端面的炸药等措施进一步提高密度均匀性。
2012, 20(5):571-574. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.011
摘要:为了研究基于键级的反应力场(ReaxFF)对金属体系的适用性,采用ReaxFF势计算单质铝的多种物理性能,并与嵌入原子势(EAM)计算值、第一性原理(DFT)计算值、实验值对比。结果表明,在描述体系能量和弹性系数方面,DFT与EAM两种方法得到的结果与实验值吻合非常好,ReaxFF整体吻合较好。DFT、EAM、ReaxFF三种方法能很好地区分金属铝面心(fcc)、体心(bcc)、简单立方(sc)三种结构。ReaxFF计算fcc的结合能为4.0248 eV,实验值为4.05 eV; ReaxFF计算空位形成能Ev=1.136 eV稍微偏大,实验值为0.68 eV; ReaxFF得到的弹性系数与实验值差别较大; ReaxFF不能正确预测柯西压力PCauchy=(C12-C44)/2≈0,一般情况下柯西压力并不为零。因此,ReaxFF势对亚稳态分子间复合物(MICs)体系在能量释放和传播方面的研究能得到较好的结果,对弹性性能描述欠缺。
2012, 20(5):575-578. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.012
摘要:为了获得无孪晶和形貌一致的HMX晶体,采用碳酸丙烯酯(PC)对普通HMX进行重结晶,研究不同实验条件对晶体形貌的影响;通过光学显微镜分析重结晶样品HMX结晶形貌,发现长时间结晶可以使晶体平均粒径达到2000 μm; 加入晶种和少量水,晶体偏向于球形化; 只加入晶种,得到的晶体形貌比较一致。研究HMX晶面结构发现: PC溶剂容易与(100)面发生强的弱相互作用致使该晶面无法生长,因此PC结晶得到的晶体大都含有(100)面。
刘强强 , 金波 , 彭汝芳 , 舒远杰 , 楚士晋 , 董海山
2012, 20(5):579-582. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.013
摘要:以TNT、甲醛为原料,在弱碱性条件下反应合成得到2,4,6-三硝基苯乙醇(PicCH2CH2OH); PicCH2CH2OH在浓硫酸催化下和丙烯酸在甲苯中回流反应24 h,合成得到丙烯酸-2,4,6-三硝基苯乙酯,产率为62%。采用紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1H NMR)、红外光谱(FTIR)、质谱(MS)以及元素分析等对产物结构进行了表征。利用热重分析(TG)对产物热稳定性进行了研究, 采用Kissinger方法和Ozawa方法计算其热分解活化能Ea分别为99.8,2.96 kJ·mol-1。
2012, 20(5):583-586. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.014
摘要:二氨基甘脲经体系中原位制备的二甲基过氧化酮(DMDO)氧化,制备了新型含能化合物3-硝基-5-胍基-1,2,4-噁二唑(NOG)。用扫描电镜(SEM)表征了NOG的微观形貌。用差示扫描量热法(DSC)和TG-DTA研究了NOG的热分解行为。计算了NOG放热分解反应的表观活化能、指前因子,加热速率趋于零的峰值温度(TP0)和TP0时该反应的活化熵(ΔS≠)、活化焓(ΔH≠),活化吉布斯自由能(ΔG≠)及热爆炸临界温度(Tb)。结果表明,NOG有较好的对热抵抗能力,其热分解温度为290 ℃,临界爆炸温度为291.56 ℃。其ΔS≠为232.35 J·k-1·mol-1,ΔH≠和ΔG≠分别为267.36和138.42 kJ·mol-1。
2012, 20(5):587-591. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.015
摘要:用微热量热仪得到了100 ℃下老化20 d内HMX基高聚物粘结炸药(PBX)与聚氨酯粘接胶及二者接触体系的放热量和放热速率随时间的变化曲线。用TG-DSC和FTIR分析了老化前后的样品。结果表明: HMX基PBX与聚氨酯粘接胶是相容的; 受热后,HMX基PBX试样的表面结构没有变化,而聚氨酯粘接胶部分结构发生了降解。
2012, 20(5):592-595. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.016
摘要:将RDX、铝粉、催化剂等用硝化棉包覆,制成复合球形药,然后用这种复合球形药制备出改性双基推进剂,测试了这种推进剂的力学性能和燃烧性能。结果表明,采用复合球形药制备的改性双基推进剂比用双基球形药制备的改性双基推进剂的力学性能大幅度提高,低温断裂延伸率从7.84%提高到26.86%,高温最大拉伸强度提高了0.97倍,燃速压强指数从0.38降低到0.30。
徐敏 , 毕福强 , 张皋 , 王民昌 , 葛忠学 , 陈智群 , 许诚
2012, 20(5):596-600. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.017
摘要:分别以对二甲氨基苯胺和对羟基苯胺为原料,在-40 ℃条件下合成出对二甲氨基苯基五唑(p-DMAPP)和对羟基苯基五唑(p-HPP)。用低温1H NMR、13C NMR、1H-13C HMBC、15N NMR和1H-15N HMBC表征了它们的结构。结果表明,其氢谱和碳谱数据与文献值一致。五唑的N信号分别被指配为: p-DMAPP,N-1(δN -80.0), N-2/5(δN -27.3), N-3/4(δN 5.1);对p-HPP,N-1(δN -84.1), N-2/5(δN -28.1), N-3/4(δN 4.2)。
2012, 20(5):601-604. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.018
摘要:用聚焦光束反射(FBRM)和全自动反射仪(Labmax)组成的动态在线分析系统测定了奥克托今(HMX)在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、1,4-丁内酯和环己酮中的溶解度。用Apelblat模型和多项式对实验数据进行了关联。结果表明: 对多项式模型,HMX在DMF、1,4-丁内酯、环己酮中溶解度的平均相对偏差分别为0.9,0.6,0.033673; 相关系数分别为0.8,0.8,0.99768。对Apelblat模型,HMX在DMF、1,4-丁内酯、环己酮中溶解度的平均相对偏差分别为0.5,0.4,0.009582; 相关系数分别为0.7,0.9,0.99565。说明,HMX的溶解度曲线在Apelblat模型中符合较好。
2012, 20(5):605-609. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.019
摘要:采用两种状态箔片(直径49.5 mm,厚0.15 mm,1 g;直径47 mm,厚0.05 mm,0.5 g)研究了光电干扰箔片抛撒与云团扩散问题。设计了试验模型、试验方案并提出网格图层的数字图像处理方法。通过抛撒各阶段云团发展状态的高速数字图像记录和参数统计,清晰地反映了装填密集度较高情况下的箔片出舱、分离、扩散动态过程。提取单个箔片运动轨迹,显示出箔片的速度衰减与沉降特性。对散布云团结构进行统计分析,结果表明大数量箔片抛撒在气流作用下由尾部开始分离扩散,并出现集束段断层,各集束段时序扩散,形成锥形云团,首尾融合。在此基础上建立了锥体云团膨胀模型,有效描述出大数量箔片云团膨胀过程及其发展形态。
2012, 20(5):610-613. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.020
摘要:为了研究电热火工品连续电磁波辐射环境下的响应和作用规律,初步建立了电热火工品电磁波环境下的简化模型和理论公式,采用电磁辐射模拟试验装置,完成了场强、频率、引线长度及阻抗等重要特征参数对电热火工品连续电磁波辐射环境下的响应特性与效应试验。结果表明,电热火工品连续电磁波辐射环境下感应电流的变化规律与理论公式一致,且最大感应电流的变化与频率呈谐振特性。
牛加新 , 孙贵之 , 张余清 , 王波 , 李勇 , 孙海全
2012, 20(5):614-617. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.021
摘要:采用热老化加速寿命实验和气相色谱法对同时含有二苯胺和二号中定剂两种安定剂成份的单樟-11A-8/1发射药在不同温度(75、85、90和95 ℃)下的化学安定性和安定剂作用机理进行了研究。结果表明,通过贝瑟洛特方程科学预测出发射药在常温(30 ℃)下的安全贮存寿命高达42年,在发射药储存前期,二苯胺首先对发射药的化学安定性起主要作用,待其耗尽后,中定剂则发挥主要作用。双安定剂的存在使得单樟-11A-8/1发射药的化学安定性明显优于其他普通单、双基药。
马卿 , 舒远杰 , 罗观 , 陈玲 , 郑保辉 , 李华荣
2012, 20(5):618-629. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.022
摘要:综述了含能材料中TNT为基熔铸炸药(Melt Cast Explosives)在增韧增弹上的实验研究,介绍了可用于熔铸炸药增韧增弹的新途径,以及熔铸炸药组分间作用的相关理论研究。熔铸炸药长期以来存在的感度高、脆性易裂等问题限制了其在高性能武器系统中的应用。目前,国内外关于熔铸炸药增韧增弹的研究较少,早期的文献大都针对熔铸炸药的改性研究。因此,解决现今熔铸炸药的问题,实现对其增韧增弹具有重要的科学意义和应用前景。文献表明:(1)国内外在“熔铸炸药增韧增弹”概念上未进行系统总结,也未见任何文献中提出;熔铸炸药改性剂(聚酯纤维、聚氨酯弹性体、HNS晶形控制剂)的研究主要针对的是熔铸炸药的渗油、降感研究,尚未解决熔铸炸药脆性、易裂的根本问题;(2)其它复合材料的增韧增弹技术对熔铸炸药有所借鉴,尤其是纳米粒子以及高分子材料的增韧增弹技术;(3)通过设计和制备与熔铸炸药相容的增韧增弹剂,再将其与熔铸炸药进行物理共混或颗粒级配等技术完成浇铸后进行力学性能、微观性能研究等,可以初步建立熔铸炸药增韧增弹的模型并总结出有关增韧增弹的机理。
毕福强 , 王伯周 , 李翔志 , 樊学忠 , 许诚 , 葛忠学
2012, 20(5):630-637. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.023
摘要:四嗪-1,3-二氧化物是构建高能量密度材料的含能结构单元。重点介绍了关键中间体邻氨基叔丁基氧化偶氮化合物的两种合成方法以及环化合成1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物的技术途径,系统综述了苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物衍生物、吡啶并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物衍生物、单环1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物的合成方法;重点介绍了典型含能化合物呋咱并[3,4-e]-1,2,3,4-四嗪-4,6-二氧化物(FTDO)及1,2,3,4-四嗪并[5,6-e] -1,2,3,4-四嗪-1,3,5,7-四氧化物(TTTO)的研究进展。
2012, 20(5):638-642. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.024
摘要:为了使等静压炸药装药技术从高端特殊行业推广应用至常规弹药,概述了等静压炸药装药成型的工艺特性及工艺方法,综述了等静压炸药装药的研究现状。分析认为,等静压炸药装药是使炸药装药的能量水平与弹药发射安全性同时得到提高的重要技术途径,在等静压装药前或压制成型过程中对物料抽真空排气,有助于改善装药的致密性和内在质量。针对常规战斗部对高品质炸药装药技术的发展需求,提出了等静压技术在常规弹药中应用的建议。
2012, 20(5):643-649. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.025
摘要:归纳总结了炸药分子和晶体结构与其感度之间的关系: 从分子结构中获得的炸药感度的理论判据,如硝基电荷、取代基间相互作用能、吸电子力、键离解能、键级、前线轨道能级差、键中点静电势和核磁共振化学位移; 以及晶体中的各向异性、π-堆积结构和氢键对感度的影响作用。另外,还指出从介观尺度上探讨炸药的感度机制是今后的方向。
2012, 20(5):653-655. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.027
摘要:以硝基胍为原料,经硝化合成了中间体1,2-二硝基胍,然后与碳酸铵反应得到1,2-二硝基胍铵(ADNQ); 1,2-二硝基胍与碳酸氢钾进行酸碱中和反应得到1,2-二硝基胍钾(PDNQ),最后在碘化钠和18-冠-6醚相转移催化剂的作用下与1,3二氯-2-硝氨基氮杂丙烷进行取代反应合成了1,7-二氨基-1,7-二硝氨基-2,4,6-三硝基-2,4,6-三氮杂庚烷(APX),总收率75%,并采用红外光谱、核磁、质谱以及元素分析等进行了中间体与目标化合物的结构表征。
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