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摘要:为研究HTPB/IPDI(hydroxyl-terminated polybutadiene/ isophorone diisocyanate)复合固体推进剂细观界面性能随加载速率的变化规律, 基于分子动力学算法生成了HTPB/IPDI复合固体推进剂的细观颗粒填充模型。颗粒与基体间粘接作用通过结合粘弹性标准机械单元及指数型率无关内聚本构所构建出的率相关内聚力模型模拟。通过HTPB/IPDI基体胶片的应力松弛试验得到细观模型中基体材料的松弛参数。基于模型对HTPB/IPDI推进剂在不同加载速率下(0.1, 5, 20 mm·min^-1)的宏观力学响应进行仿真计算。利用数值仿真结果与HTPB/IPDI推进剂单轴拉伸试验结果曲线, 通过Hooke-Jeeves优化算法对率相关内聚力模型参数进行反演分析, 得到了优化后的界面参数数值。利用所建立的模型对50, 100 mm·min^-1加载速率下的HTPB/IPDI复合固体推进剂材料的宏观力学行为进行预测。结果显示, 预测结果与实际试验结果较为一致。

摘要:针对常用老化模型不能准确描述端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂贮存老化不同阶段特点的问题，提出了一种分段老化模型。对HTPB推进剂进行了高温加速寿命试验，以最大延伸率作为性能变化表征参数，将HTPB推进剂的老化机理分三个阶段进行了分析，并根据老化不同阶段的相关性分析结果，建立了分段老化模型。利用时温等效原理，得到了高温(60 ℃)加速老化和常温(25 ℃)有效贮存的时间转换关系，结合分段老化模型，预估HTPB推进剂在常温(25 ℃)条件下贮存寿命为11.60年。该模型的相关系数R＞0.95, 标准差R_std＜0.015。

摘要:为了研究底部排气弹的热安全性, 基于高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排药两步化学反应机理, 建立了底排装置的二维非稳态烤燃模型。在外界加热速率为1, 5, 10 K·min^-1条件下, 分析了底排装置的快速烤燃响应特性。结果表明, 在上述加热速率下, 底排药最先着火位置均靠近底排药外侧壁面附近。外界加热速率的变化对底排药着火位置的影响略小。随着加热速率的提高, 底排药发生烤燃响应的着火时间呈指数型衰减。在1，5，10 K·min^-1加热速率下, AP/HTPB底排药发生烤燃响应的温度分别为579.4，574.0 K和573.5 K, 加热速率对底排药的着火温度影响较小。

摘要:为了降低星型含能热塑性弹性体(SETPE)的玻璃化温度, 提高其柔顺性, 以单官能度PBAMO(UPBAMO)为硬段, 数均分子量(M_n)为4000~6000的聚四氢呋喃改性三官能度聚叠氮缩水甘油醚(APP)为软段, 2, 4-甲苯二异氰酸酯为偶联剂, 通过预聚体偶联法合成出聚四氢呋喃改性PBAMO/APP基A_nB星型ETPE(TSETPE)。确定了UPBAMO封端反应时间为2 h的优化合成条件。采用红外、核磁共振、凝胶渗透色谱和力学性能测试对其进行了表征。所合成的TSETPE M_n为15000~19000, 与M_n相近的SETPE相比, TSETPE的玻璃化温度由-16.9 ℃下降到-24.3 ℃, 常温延伸率则由44.5%提升到652%~919%。应用研究表明TSETPE与黑索今、铝粉、硝化甘油等火炸药常用材料均具有良好的相容性, 以其为粘合剂制备的TSETPE基熔铸高聚物粘结炸药(PBX)具有高能特性, 爆热可达7411 J·g^-1。

摘要:以5, 5′-联四唑-1, 1′-二羟基二水合物(BTO)、1, 2, 4-三氮唑为原料合成了一种新的5, 5′-联四唑-1, 1′-二氧-1, 2, 4-三氮唑(T₂BTO)含能离子盐。采用X-射线单晶衍射、FT-IR、¹H NMR、¹³C NMR和元素分析表征了其结构。采用差示扫描量热法(DSC)和热重-微分热重(TG-DTG)研究了其热行为。用Kissinger法和Ozawa法分别计算了其热分解动力学参数(活化能E_a、E_O、指前因子A)。采用WL-1型撞击感度测试仪测定了其特性落高H₅₀。用Kamlet-Jacobs经验公式计算了其爆速(D)和爆压(p)。结果表明，该晶体属于单斜晶系, C2/c空间群, 晶体学参数为a=15.2410(12)Å, b=10.5185(8)Å, c=7.7546(7)Å, V=1221.26(18)Å ³, D_c=1.688 g·cm^-3, Z=8。在10 K·min^-1的DSC曲线上, 其分解峰值温度为519.9 K, TG曲线上只存在一个失重阶段, 该阶段位于453.2~523.2 K, 失重为90.8%, 显示其有较好的热稳定性。E_K=144.39 kJ·mol^-1, E_O =145.52 kJ·mol^-1, ln(A/s^-1)=32.99, H₅₀>61.0 cm, D=7579 m·s^-1, p=24.49 GPa。

摘要:将1, 1-二氨基-2, 2-二硝基乙烯(FOX-7)与环三亚甲基三硝胺(RDX)、1, 3, 5-三氨基-2, 4, 6-三硝基苯(TATB)、1-氧-2, 6-二氨基-3, 5-二硝基吡嗪(LLM-105)、环四亚甲基四硝胺(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)五种常用单质炸药分别以质量比为1:1混合, 获得五种含FOX-7的混合炸药。采用变温X-射线粉末衍射技术, 研究了温度对混合炸药中FOX-7晶型转变的影响。升温过程, 在105~125 ℃, 五种混合炸药中FOX-7都发生了α→β相转变; 当继续升温时, HMX/FOX-7、LLM-105/FOX-7混合炸药中FOX-7并未发生β→γ晶型转变过程; 降温过程中, RDX/FOX-7和CL-20/FOX-7混合炸药中FOX-7没有发生γ→β晶型转变, 而是直接发生γ→α晶型转变; 而FOX-7在其它三种混合炸药中的降温过程晶型转变与升温过程晶型转变是可逆的, 即在降温过程发生从γ→β或β→α的晶型转变。

摘要:为了获得不含溶剂的3, 4-二硝基吡唑(DNP)单晶结构, 以吡唑为原料, 用三步法合成了DNP。以乙醚为溶剂, 用溶剂蒸发法培养得到纯的DNP单晶。用X-射线单晶衍射仪测定了其单晶结构, 结果表明, DNP的单晶结构属于单斜晶系, 空间群为P2₁/c, 晶胞参数为a=9.9801(8)Å, b=11.9959(9)Å, c=9.7192(7)Å, β=94.232(1)°, V=1160.41(15)ų, Z=8, F(000)=640, D_c=1.80969 g·cm^-3。大量分子间氢键作用的存在及DNP分子间存在的π-π堆积作用, 使DNP分子稳定地存在。

摘要:为获得粒度可控、纯度较高的纳米1, 3, 5-三氨基-2, 4, 6-三硝基苯(TATB), 采用三氟甲磺酸为溶剂, 去离子水为非溶剂, 通过喷射结晶法制备了纳米TATB。研究了制备工艺及pH对TATB粒度和纯度的影响规律。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积测试、X射线衍射(XRD)、高效液相色谱(HPLC)和差示扫描量热(DSC)等对纳米TATB的形貌、比表面积、晶体结构、纯度和热分解特性进行了表征。结果表明，喷射过程中溶剂-非溶剂的体积比可以影响纳米TATB形貌和粒度, 随着溶剂/非溶剂比例的减小, 样品的粒径变小, 颗粒更均匀; 在溶剂与非溶剂的体积比为1:50的条件下, 可以获得粒径为60 nm、颗粒均匀、比表面积为31.6 m²·g^-1的纳米TATB。pH值对纳米TATB的纯度影响很关键, 用水洗至pH=7, 样品纯度可以达到98.1%。

摘要:为了研究纳米复合材料与铝粉基烟火药的发光强度，基于NH₄ClO₄和KOH的复分解反应制备了高氯酸钾/碳纳米管(KClO₄/CNTs)纳米复合材料。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)表征了其结构。化学分析测试了纳米复合材料中各组分的含量，测定了KClO₄/CNTs-Al、KClO₄-CNTs-Al、KClO₄-Al不同烟火药配方的发光强度。结果表明，KIClO₄能够有效附着在CNTs的表面且包覆完全，制备的KClO₄/CNTs复合材料的粒径为74.0 nm，用化学分析法测得KClO₄/CNTs中两种物质的质量比为78:22。与KClO₄-CNTs-Al和KClO₄-Al烟火药相比，KClO₄/CNTs-Al(77/23)烟火药的发光强度分别提高了39.4%和88.2%。这种发光强度的提高是由于KClO₄的纳米化、CNTs的催化与燃烧，其中KClO₄的纳米化对这种发光强度的贡献优于CNTs。

摘要:为了探索HMX颗粒级配对醇醛浇注型高聚物粘结炸药流变性能的影响, 采用幂律模型和卡森模型, 研究了HMX不同颗粒配比下的物料状态。结果表明，该物料属于具有触变性的假塑性流体。非牛顿指数n值与小颗粒含量呈负相关。低剪切速率(2.15 s^-1)时, 物料粘度随小颗粒含量增加出现极大值。高剪切速率(53.85 s^-1)时, 物料粘度与小颗粒含量呈正线性关系。物料的屈服值与小颗粒含量负相关, 且中颗粒含量对物料屈服值的影响最显著。认为, n值越大、粘度越小、屈服值越低的物料流变性能更好。

摘要:为合理评估炸药的热安全性, 采用自主编写的有限元软件—“含能材料动态响应数值模拟软件”, 对黑索今(RDX)基高聚物粘结炸药(PBX)药柱的烤燃过程进行了数值模拟, 实现了炸药多步热分解反应的动力学过程。探索了点火区域各组份质量分数随温度的变化规律。结果表明, 400 K时, 初级热分解反应开始加速, 450 K时次级分解反应明显发生, 至460 K时, 第三步热分解反应开始加速, 气体终产物逐渐积累, 当气体终产物质量分数为0.006%时, 发生点火。此外, 随着升温速率增加, 炸药点火时间急剧衰减, 中心点温度下降。

摘要:为了改善可燃药盒的力学性能, 适应单元药筒装药的特点, 设计制备了一种新型可燃药盒(NCCC), 对其与抽滤模压可燃药盒(SMCCC)的力学性能和燃烧性能进行测试研究, 分析了NCCC与主装药共同装药时的燃尽性。结果表明, 与SMCCC相比, NCCC的抗拉强度从32.68 MPa提高到94.18 MPa, 抗压强度从7.79 MPa提高到11.78 MPa, 表明力学性能得到明显改善; 但NCCC存在8 ms左右的点火延迟现象, 燃烧过程中压力上升缓慢, 燃速较低; NCCC与三胍-15 7/7H以不同比例组成混合装药, 当药盒含量在0%~60%时, 密闭爆发器试验的燃烧残渣主要来源于三胍-15 7/7H; NCCC装药的弹道试验表明, 其能够满足单元药筒装药的弹道性能要求。

摘要:为了研究多孔铜尺度对其叠氮化反应的影响, 根据铜叠氮化物与单质铜在50 ℃、0.5 mol·L^-1稀盐酸溶液中的不同溶解性, 利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析了不同粒径的铜颗粒以及粒径在200 nm左右、厚度0.2~0.3 mm、密度为1.51 g·cm^-3左右的块状多孔铜与气体叠氮酸的反应特性。结果表明, 当铜颗粒尺寸约0.5 μm时, 其平均转化率为95.64%, 基本能与气体叠氮酸完全反应; 当多孔铜厚度为0.2 mm时, 其叠氮化的转化率大于97%。

摘要:研究了五氧化二氮/硝酸/乙酸酐体系溶剂体积比对硝解3, 7-二硝基-1, 3, 5, 7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)合成环四亚甲基四硝胺(HMX)的影响。结果表明:在V_硝酸:V_乙酸酐=3:2时, HMX的最高收率为87.9%。拉曼光谱研究显示, 随着乙酸酐比例的增加, 体系中的硝酰阳离子浓度逐渐降低并出现硝酰阳离子振动频率的显著红移, 呈现五氧化二氮离子对中弯曲变形的硝酰阳离子浓度呈先增加后降低的趋势。五氧化二氮处于一定的离子对及自由离子范围之间, 并且溶剂体系具有一定的供电子效应, 可能具有适宜的硝化能力和较高的反应性, 有利于HMX的合成。

摘要:为了提高爆炸零门的作用可靠性, 利用ANSYS/LS-DYNA程序对装药尺寸为0.8 mm×0.8 mm, 不同间隙厚度的传统间隙零门和间隙弱化零门进行了数值模拟和理论分析, 并通过试验对仿真结果进行了验证。仿真和试验结果表明, 在传统间隙零门的基础上, 增加间隙厚度, 并增设圆形空气隙来弱化零门间隙强度, 有助于冲击波的衰减和零门间隙的打开, 零门间隙厚度的可靠性窗口从0.6~0.7 mm提高为0.7~1.0 mm, 明显提高了爆炸零门的作用可靠性

摘要:针对铁碳微电解处理有机废水时铁碳填料易钝化、难连续可用性的问题, 采用超声波(US)-零价铁/活性炭(Fe⁰/GAC)微电解技术降解硝基苯废水。考察了铁碳填料连续使用性, 考察了Fe⁰剂量、GAC剂量、废水初始pH值对US-Fe⁰/GAC降解硝基苯的影响规律。结果表明:不更换填料时, US-Fe⁰/GAC连续处理4批相同废水的硝基苯去除率均在90%左右; 而在Fe⁰/GAC处理下, 4次硝基苯去除率依次为48%、36%、25%、17%。超声不仅维持了填料高活性使其能被连续使用, 有效提高了Fe⁰/GAC对硝基苯去除率。得到降解硝基苯的适宜操作条件为: Fe⁰剂量20 g·L^-1, GAC剂量10 g·L^-1, 废水初始pH为4。在此条件下, 反应80 min, 硝基苯的去除率可达93%, 出水的可生化系数BOD₅/COD_cr为0.32, 能满足生化处理要求。

摘要:自燃离子液体在绿色自燃推进剂领域有着潜在的应用前景。系统综述了二氰胺阴离子类、硝基氰胺阴离子类、硼氢阴离子类、硼烷类、铝基类、次磷酸阴离子类和肼类共七类自燃离子液体的合成和性能研究进展, 并介绍了二氰胺类自燃离子液体的初步燃烧机理。结合自燃离子液体的构效关系, 指出具有低蒸汽压、短点火延迟时间、无毒性、特征信号低、热稳定性好、绿色环保的新型自燃离子液体是今后的研究重点。此外, 自燃离子液体的燃烧机理的研究可以通过在点火燃烧涉及的两个阶段中, 利用原位红外等手段对高活性气态中间体(如HNCO等)进行跟踪检测, 合理判断其来源。并辅助量子化学方法计算, 最终推导出自燃离子液体的准确燃烧机理。

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