2015, 23(3):208-212. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.001
摘要:以1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑为原料, 分别与氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾反应得到1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑的碱金属盐:1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑二锂盐(Li2DHBT)、1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑二钠盐(Na2DHBT)、1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑二钾盐(K2DHBT), 收率分别为90.6%、91.9%、90.2%。以Li2DHBT为原料, 通过与盐酸羟胺的复分解反应得到1, 1′-二羟基-5, 5′-联四唑二羟胺盐(HATO), 收率为94.1%。利用激光监测技术, 采用动态法测定了20~60 ℃下, HATO、Li2DHBT、Na2DHBT和K2DHBT在水中的溶解度, 利用理想溶液模型和Apelblat方程对实验数据进行了关联。结果表明, 四种盐在水中的溶解度均随温度的升高而增加。理想溶液模型、Apelblat方程的拟合值与实验值的平均相对误差在3.5%以内, 但Apelblat方程对实验数据的关联结果较优。溶解热力学计算结果表明, HATO、Li2DHBT、Na2DHBT、K2DHBT的溶解焓分别为27.991, 27.632, 31.125, 17.991 kJ·mol-1, 溶解熵分别为23.431, 36.807, 41.251, 3.139 J·mol-1·K-1。
2015, 23(3):213-217. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.002
摘要:以1-氨基-2-硝基胍和4-硝胺基-1, 2, 4-三唑为原料, 制备了一种新型含能离子盐—1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1, 2, 4-三唑盐, 并优化了反应条件。用TG-DSC研究了其热分解行为。结果表明, 在反应时间为4 h, 反应温度为50 ℃的优化合成条件下, 1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1, 2, 4-三唑盐的产率最高为86.5%。该化合物在175.5 ℃左右剧烈分解, 显示热稳定性较好。利用Born-Haber循环求得该化合物的生成热为551.3 kJ·mol-1。测得该化合物的密度为1.59 g·cm-3。基于密度和生成热, 通过Kamlet-Jacobs公式得到该化合物的爆速和爆压分别为8.05 km·s-1和爆压26.6 GPa。
2015, 23(3):218-221. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.003
摘要:为了开发新型硝酸酯聚醚粘合剂, 以2-羟甲基四氢呋喃(HMTHF)为原料, 经N2O5硝化合成出了2-硝酰氧基甲基四氢呋喃(NMTHF), 收率为90.6%, 产品纯度为98.9%, 通过红外光谱、核磁共振氢谱及元素分析对产品的结构进行了表征, 表明为目标化合物。考察了反应条件对产品收率和纯度的影响, 确定了最佳的硝化条件:N2O5为硝化剂, N2O5与HMTHF的摩尔比为1.0:1.0, 反应温度为-10℃, 滴加试剂完毕后反应5 min立即终止反应。
2015, 23(3):222-225. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.004
摘要:以3-硝基吡唑为原料, 通过硝化、甲基化得到1-甲基-3, 4-二硝基吡唑(MDNP), 优化了合成工艺, 得到较优的甲基化反应的工艺条件:反应温度90 ℃; 反应时间6.5 h; 3, 4-二硝基吡唑、碳酸二甲酯与无水碳酸钾的摩尔比为1:10.5:1.5, 目标产物总得率55.6%。采用熔点测定、元素分析、红外光谱、核磁共振等对目标产物进行了结构表征, 利用DSC研究了其热分解性能。结果表明, 热分解温度为298 ℃, 熔点为20 ℃, 在常温下为液体单质炸药, 热稳定性好。
肖啸 , 刘庆 , 毕福强 , 苏海鹏 , 丁可伟 , 李陶琦 , 葛忠学
2015, 23(3):226-231. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.005
摘要:以三氨基胍盐酸盐为原料, 经重氮化取代反应和环化反应合成了1-二叠氮甲基亚氨基-5-叠氮四唑(DACAT)。用IR、13C NMR和14N NMR鉴定了它的结构。考察了三氨基胍盐酸盐/亚硝酸钠摩尔比、反应温度、反应时间、体系的pH对反应收率的影响。用密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G(d, p)基组水平下优化了DACAT的几何结构。用Monte-Carlo法、完全基组法(CBS-4M)和Kamlet-Jacobs公式分别计算了DACAT的理论密度(ρ)、气相生成焓(ΔfHg, mθ)、固相生成焓(ΔfHs, mθ)、爆速(D)和爆压(p)。结果表明, 最佳反应条件为:n(三氨基胍盐酸盐):n(亚硝酸钠)=1:2, 重氮化取代反应温度为0 ℃, 环化反应温度为20 ℃, pH值为8.0, 重氮化反应和环化反应时间各为30 min。两步反应的总收率为12.6%。所得DACAT的ρ、ΔfHg, mθ、ΔfHs, mθ、D和p值分别为1.7628 g·cm-3、1590.42 kJ·mol-1、1435.44 kJ·mol-1、8725 m·s-1和34.52 GPa。
2015, 23(3):232-237. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.006
摘要:为研究浇注高聚物粘结炸药(PBX)固化工艺过程中温度场和应力场的变化规律, 用布拉格(Bragg)光栅在60 ℃下测试了其固化过程的温度场。采用有限单元法进行了其固化工艺过程温度场和不同换热系数条件下的应力场的数值模拟。结果表明:固化前期药柱温度高于60 ℃。其中心部位温度可达65 ℃。温度由中心部位到模具内壁呈递减趋势。温度梯度在3.88×105 s时最大。应力集中区域主要分布在药柱下半部分。随着模具和药柱之间换热系数的增大, 有效应力集中面积和最大有效应力相应增加。当换热系数为12 W·m-2·K-1时药柱在3.88×105 s有效应力集中区域最大, 最大有效应力为6.69 kPa。
2015, 23(3):238-242. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.007
摘要:采用喷雾干燥法制备微米级球形黑索今(RDX)。研究了乙酸甲酯、乙腈、丙酮、丁酮4种低沸点溶剂对制备的RDX颗粒形貌和性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)分析了所得RDX颗粒的形貌和热分解特性, 并测试了其撞击感度。结果表明:喷雾干燥法制备的RDX粒径为1~5 μm, 其中以丁酮为溶剂喷雾干燥制备的RDX颗粒形貌最好, 颗粒形状均为球形, 分散均匀, 颗粒表面光滑并且缺陷较少; 与原料RDX相比, 喷雾干燥法制备的RDX颗粒的撞击感度均明显降低, 特性落高较原料RDX提高了2倍以上; 热分析结果表明, 喷雾干燥法制备的球形RDX热分解的表观活化能(E)和热爆炸临界温度(Tb)均有所降低, 其中以乙酸甲酯为溶剂喷雾干燥制备的RDX的E和Tb分别降低了33.35 kJ·mol-1和7.77 ℃。
2015, 23(3):243-247. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.008
摘要:为模拟七孔变燃速发射药的燃烧性能, 建立了七孔变燃速发射药的燃烧模型。在几何燃烧定律的基础上推导出燃气生成猛度Γ和已燃发射药百分数Ψ的函数关系。通过编程计算得到Γ-Ψ曲线。分析了燃速比、速燃层内孔径、长径比和缓燃层厚度与燃速层厚度之比对七孔变燃速发射药燃烧渐增性的影响。结果表明:速燃层和缓燃层的燃速比为1.5~2.5, 长径比为2~3, 缓燃层厚度与速燃层厚度之比为0.1~0.22, 速燃层内孔径为0.2~0.3 mm的七孔变燃速发射药有较好的燃烧渐增性。
2015, 23(3):248-252. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.009
摘要:建立了一套固冲发动机地面模拟试验系统, 用于研究补燃室流场条件下硼的燃烧, 该试验系统用乙醇与氧气反应加热硼颗粒, 并与空气二次燃烧的方式, 模拟含硼固冲发动机的工作过程, 其一次燃烧产物主要为H2、CO和硼颗粒, 补燃室总温、静温值为1300~1400 K, 总压、静压值为0.4~0.5 MPa, 马赫数值为0.35左右, 与真实固冲发动机相关参数值相符合。基于此试验系统, 采集了燃气发生器、补燃室进气口、掺混区、燃烧区和喷管等位置的凝相燃烧产物。扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能谱(EDS)分析结果表明, 硼在反应过程中呈颗粒状, 整体形貌变化不太明显, 大部分的硼在补燃室中完成反应, 燃烧区硼的反应量最大, 靠近喷管区域次之, 掺混区域最少。
2015, 23(3):253-257. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.010
摘要:为了定量分析AP/HTPB复合底排推进剂初温对弹丸落点散布的影响, 引入了AP/HTPB复合底排推进剂燃速初温敏感因子(σp)。鉴于AP颗粒对底排推进剂燃速起主导作用, 计算分析了Glick、Kubota及BDP三种模型AP颗粒初温敏感因子模型的结果。底排装置内工作压力接近0.1 MPa且变化不大, 故取常值σp=0.43%/K。针对某155 mm底排弹, 通过建立其内弹道及6D外弹道模型并联立求解, 计算了底排推进剂初温对弹丸落点散布的影响, 发现射程对温度的敏感因子约为8.22 m·K-1, 侧偏对温度的敏感因子约为0.447 m·K-1, 射程随初温的变化率与文献值比较接近, 误差为12%。
2015, 23(3):258-264. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.011
摘要:为研究低附带毁伤弹药的炸药/钨粉质量比对钨粉抛撒速度的影响, 根据爆炸力学相关理论, 建立了描述炸药/钨粉质量比与钨粉抛撒初速理论关系的模型。为分析钨粉的轴向速度, 用AUTODYN-3D软件对炸药/钨粉质量比为0.0335~0.3636的7种方案进行了数值仿真, 分析、对比了不同方案的钨粉轴向抛撒速度。为了验证钨粉抛撒初速与质量比的理论模型以及不同炸药/钨粉质量比的钨粉抛撒初速仿真结果, 进行了炸药/钨粉质量比为0.0335、0.0875、0.2113的3发低附带模拟弹试验。结果表明, 钨粉的抛撒初速与炸药/钨粉质量比呈非线性递增关系, 增大炸药/钨粉质量比可有效地增大钨粉的速度, 但炸药/钨粉质量比大于0.1734后, 对钨粉的速度的提高作用就开始减小。钨粉抛撒初速的数值仿真结果和理论计算结果与相同质量比下的试验结果较吻合。
蔡贤耀 , 蒋洪川 , 闫裔超 , 张宇新 , 邓新武 , 张万里
2015, 23(3):265-269. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.012
摘要:利用磁控溅射与微细加工技术, 将B/Ti多层膜沉积在TaN模桥制备了(B/Ti)n/TaN薄膜点火桥(膜桥), 其中TaN膜桥的尺寸为80 μm×40 μm×2 μm, B/Ti多层膜尺寸为4 mm×4 mm, 层数为40层, 第一层B厚度400 nm, 其后每层B或Ti厚度为200 nm, 总厚度约8 μm。用电压40 V、电容47 μF的钽电容对样品进行发火性能测试。结果表明:TaN膜桥的点火延迟时间为85 μs、点火输入能量15 mJ、爆炸温度2500~3500 K、火焰持续时间0.15 ms左右、炸药持续高度5 mm左右, 而(B/Ti)n/TaN膜桥的点火延迟时间为37 μs、点火输入能量6 mJ、爆炸温度4000~8500 K、火焰持续时间大于0.25 ms、火焰持续高度10 mm以上。在点火桥上沉积B/Ti多层膜可降低点火延迟时间和点火输入能量, 有效提升火工品的点火性能。
2015, 23(3):270-274. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.013
摘要:为提高小样本量下火工品可靠性分析的精度, 依据火工品感度试验与可靠性分析的特点, 提出了一种基于广义线性模型的火工品可靠性分析方法。该方法通过函数变换, 将样本似然函数转换为二项分布变量的广义线性表达式, 由此, 得到感度分布参数的极大似然估计及其相应算法, 再根据极大似然估计的渐近正态性, 对可靠度函数进行了logit变换, 给出了火工品可靠度置信下限。通过某针刺雷管(γ=0.95, R≥0.999)和电雷管(γ=0.95, R≥0.9999)对该方法进行了实验验证, 并与大样本试验数据分析结果进行对比, 结果表明该方法合理可行, 可利用约150个样本对可靠性要求为0.999以上的火工品进行有效评价。
2015, 23(3):275-278. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.014
摘要:为探讨烟火药水下燃烧高温粒子与水作用的声辐射特性, 基于传热传质理论构建了烟火药水下燃烧高温粒子与水作用的气泡动力学模型, 计算分析了高温粒子的初始温度和粒径对气泡动力学与声辐射特性的影响。结果表明, 当燃烧深度为1 m时, 随着高温粒子初始温度和高温粒子初始半径的增加, 所形成气泡的体积、体积变化的加速度以及声压级均随之增大:高温粒子初始温度每增加200 K, 气泡的体积、体积变化的加速度和声压级分别平均增加1.01倍、1.78倍和1.04倍; 其初始半径每增加0.4 mm, 则气泡的体积、体积变化的加速度和声压级分别平均增加1.78倍、2.28倍和1.15倍。
贾林 , 张皋 , 张林军 , 张冬梅 , 杜姣姣 , 王琼 , 杨彩宁 , 任春燕
2015, 23(3):279-284. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.015
摘要:用色谱法分析火炸药样品时, 首先要将待测物从固体基质中萃取到溶剂中。传统的火炸药样品前处理方法, 如:索式提取(SE)法、溶剂溶解水沉淀(SDWP)法, 所需时间太长, 不能满足现代快速检测的需求。本研究考察了超声辅助萃取(UAE)、开放式聚焦微波辅助萃取(MAE)、加压加热萃取(PLE)对某些火炸药的萃取效果。结果表明, MAE、PLE需选择不溶解硝化棉(NC)仅溶解待测物的萃取溶剂。UAE、MAE、PLE比SE、SDWP萃取时间短。UAE适用于以非NC聚合物作粘合剂的疏松质地的火炸药样品的萃取。MAE由于硝化甘油(NG)在常压下加热后挥发明显, 限制了较高萃取温度的使用, 即限制了微波的作用, 萃取效率相对于昂贵仪器的性价比不高。PLE可抑制NG的挥发和分解, 对包括黑索今(RDX)在内的待测物有很强的溶解能力, 有萃取效率高、适用面广的优点, 缺点是运行成本较高。
2015, 23(3):285-290. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.016
摘要:湿式氧化法在处理火炸药生产过程中产生的氮氧化物(NOx)废气时存在难以快速氧化吸收NO的问题, 导致NOx吸收效率较低。为解决此问题, 在鼓泡反应器中, 采用亚铁络合物FeⅡ(EDTA)2-作为吸收剂吸收NO气体, 通过考察吸收液浓度、NO气体浓度等对吸收速率的影响, 分析了NO吸收的传质-反应过程, 并且推导了NO吸收过程的理论模型。结果表明:在实验考察范围内, NO吸收速率随NO浓度升高呈线性升高, FeⅡ(EDTA)2-吸收NO是一个拟一级快速反应过程。吸收过程模型计算值与实验值的误差小于5%, 两者的一致性较好, 可以用来描述NO吸收的传质-反应过程。
黄晓川 , 郭涛 , 刘敏 , 王子俊 , 邱少君 , 葛忠学
2015, 23(3):291-301. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.017
摘要:联唑类含能化合物及其含能离子盐是近年发展起来的一类新型含能材料, 具有高氮含量、高生成焓、高爆轰性能和相对钝感等特性, 在新型炸药、低特征信号推进剂、气体发生剂、低烟或无烟烟火等领域有着广泛的应用前景。综述了有关联-1, 2, 4-三唑、联四唑和5-(1, 2, 4-三唑)四唑等联唑类含能化合物及其含能离子盐的最新合成研究成果, 并对部分化合物的物化性能进行了阐述。认为下一步的工作重点为研究富氮阳离子的引入对联唑类含能化合物感度和爆轰性能的影响, 合成出综合性能更好的联唑类含能化合物。设计了9种新型联唑类含能化合物, 并利用量子化学方法对其性能进行预估。
高福磊 , 姬月萍 , 刘卫孝 , 汪营磊 , 陈斌 , 刘亚静 , 丁峰
2015, 23(3):302-303. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.018
摘要:用N-硝基二乙醇胺二硝酸酯(DINA)和叠氮化钠为原料, 在二甲基亚砜中反应合成了一种分子中含—N—NO2, —N3, —ONO2基团的新型含能增塑剂, 3-硝基-5-叠氮基-3-氮杂戊醇硝酸酯(PNAN)(粗品)。粗产品经硅胶柱色谱分离净化。所得纯产品的纯度为98.60%。纯产品的结构用IR、1H NMR及元素分析表征。测试得到PNAN的密度为1.46 g·cm-3, 热分解温度为172 ℃, 玻璃化转变温度为-41 ℃, 粘度为19.5 mPa·s, 摩擦感度为12%, 撞击感度为56%。
郭俊玲 , 李永祥 , 王建龙 , 曹端林 , 王艳红 , 王少林
2015, 23(3):304-306. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.03.019
摘要:以1-甲基吡唑为原料、硝酸与发烟硫酸为硝化剂, 一步硝化得到了不敏感单质炸药1-甲基-3, 4, 5-三硝基吡唑(MTNP), 采用熔点、红外光谱、核磁共振、元素分析及质谱对其进行了结构表征, 优化了反应条件。结果表明, 反应温度90 ℃、反应时间6 h、摩尔比n(硝酸):n(发烟硫酸)=1:8为最优反应条件, 此时目标物MTNP收率为15.2%。采用差示扫描量热法(DSC)分析了热性能, 分解温度为272.0 ℃, 其热稳定性良好。
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