周红萍 , 何强 , 李明 , 庞海燕 , 韦兴文 , 温茂萍
2016, 24(9):826-831. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.001
摘要:利用单轴拉伸试验和数小时下的拉伸蠕变试验评定了在长期热老化下作用下某PBX的力学性能。试验用的哑铃型样品分别在45, 55, 65 ℃和75 ℃下贮存了36个月。拉伸试验在45 ℃下进行,贮存了6个月和36个月的样品的拉伸蠕变试验也在45 ℃下进行。结果显示,与原始样品相比,45 ℃下,样品的拉伸强度和拉伸模量在长期热老化后没有明显变化,但是除75 ℃下的老化样品,其余样品的蠕变断裂时间均大大延长。通过扫描电镜观察并结合粘结剂的接触角分析,提出,在55 ℃以下,该PBX的力学失效是由热流变机制控制的,而高于55 ℃时,炸药晶体和粘结剂界面之间的热应力失配起到了关键作用。同时也表明,低于75 ℃下的长期贮存有助于改善PBX的蠕变性能,延长其蠕变断裂时间。
2016, 24(9):832-837. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.002
摘要:高聚物粘结炸药(PBX)作为一种典型的颗粒填充弹性材料,其力学性能与应变率、应变历史密切相关。利用材料试验机获得了浇注PBX在准静态应变率范围内(10-4~10-2/s)的循环加载、卸载应力-应变曲线。用Dorfmann & Ogden模型分析了PBX的本构行为。结果表明,该PBX具有应变率效应,循环加载过程中存在应力软化和滞回现象,卸载过程中存在残余应变现象。材料损伤可用滞回环和残余应变的大小来表征,损伤程度主要受最大加载应变控制。在Dorfmann & Ogden模型中, 只有剪切模量(μ)受加载速率影响。10-4, 10-3, 10-2/s下的μ值分别为43.94,56.92,71.93 MPa。该模型可以较好地描述材料的应力软化和残余应变行为。预测结果与试验数据吻合良好。
2016, 24(9):838-841. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.003
摘要:测得了二氨基呋咱(DAF), 二硝基呋咱(DNF)及二氨基偶氮呋咱(DAAzF)的燃烧能和比热容。三种化合物的燃烧能分别为(-13043±119),(-6863±37)和(12661±54) J·g-1,同时,计算得到了基于不同燃烧产物的标准摩尔生成焓(ΔfHmΘ)。三种化合物298.15 K时的标准摩尔热容分别为(140.8±0.1),(236.8±0.2),(216.9±0.2) J·mol-1·K-1。燃烧能随着分子中氧含量的增加而减少(DAF>DAAzF>DNF)。氨基基团有助于提高燃烧能,硝基则有负作用。对于比热容而言,三种化合物的变化规律与燃烧能相反。
来蔚鹏 , 廉鹏 , 刘英哲 , 尉涛 , 吕剑 , 王伯周 , 葛忠学
2016, 24(9):842-847. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.004
摘要:为了探寻含能化合物结构与热化学性能的关系, 用密度泛函理论方法研究了15种偶氮桥联氮杂环化合物的结构与热化学性能。在B3LYP/6-31G(d, p)水平上, 优化了它们的结构, 计算了它们的熵和等压热容, 通过等键反应设计, 估算了它们的生成焓。结果表明, 杂环上的N原子与C原子均为sp2杂环原子, 所有杂环, 几乎在同一平面上。化合物生成焓与氮原子数目成正比, 对于氮原子数目相同的化合物, 化合物的生成焓随着偶氮桥与杂环上氮原子的距离和杂环上氮原子之间的距离的增加而减小。不同温度下的等压比热容与化合物的氮含量(杂环上的氮原子数)成反比。
2016, 24(9):848-852. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.005
摘要:用差示扫描量热法(DSC),微量热仪和热重-微分热重分析(TG/DTG)研究了1-氨基-2-硝基胍(ANQ)的热分解行为、比热容和绝热至爆时间。结果表明,ANQ的热行为分为相连的两个剧烈放热分解过程。5 ℃·min-1下两个分解过程的峰温分别为192.5 ℃和196.2 ℃,总共的分解焓为-2075 J·g-1。第一分解阶段的表观活化能和指前因子分别为224.3 kJ·mol-1和1023.15 s-1。自加速分解温度和热爆炸临界温度分别为184.5 ℃和192.7 ℃。298.15 K时摩尔比热容为145.5 J·mol-1·K-1。估算的绝热至爆时间约为60 s,表明ANQ的热稳定性良好。
肖啸 , 姚二岗 , 刘庆 , 苏海鹏 , 丁可伟 , 葛忠学
2016, 24(9):853-856. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.006
摘要:以溴化氰、叠氮化钠和50%羟胺水溶液为原料,经叠氮化-环化和氧化偶联两步反应合成出了1, 1′-二氧化-5, 5′-偶氮四唑二钾盐,两步反应的收率分别为78%和82%。用红外光谱、核磁共振和元素分析表征了其结构。以差示扫描热分析(DSC)和热重分析(TG-DTG)研究了热性能。结果表明,1, 1′-二氧化-5, 5′-偶氮四唑二钾盐在271.0 ℃和328.0 ℃处分别有两个热分解峰,320 ℃时总热失重量为37.5%。
霍欢 , 王伯周 , 翟连杰 , 毕福强 , 董军 , 廉鹏
2016, 24(9):857-861. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.007
摘要:以苦基氯和水合肼为原料,经过环化反应和异常亲核取代氢(VNS)反应合成了不敏感含能化合物5, 7-二氨基-4, 6-二硝基苯并三连唑-1-氧化物(2),总收率为31%。通过1H NMR, 13C NMR, FT-IR和元素分析表征了题称化合物及其中间体的结构。优化了VNS反应条件。推测了4, 6-二硝基苯并三连唑-1-氧化物(1)环化反应机理。利用量子化学的方法对题称化合物进行了静电势(ESP)和电子轨道的计算。对中间体4, 6-二硝基苯并三连唑-1-氧化物和题称化合物进行了物化爆轰及热性能研究。结果表明,确定的适宜的VNS反应条件为:盐酸羟胺为VNS试剂,室温下反应5 h。题称化合物具有不敏感特性及良好的热稳定性。化合物1中引入两个氨基后形成的化合物2的密度和热稳定性均有所提高,两种化合物的热分解温度分别为201.3, 248.5 ℃,密度分别为1.73,1.76 g·cm-3,爆速分别为7371.13,7396.7 m·s-1。
翟连杰 , 樊学忠 , 王伯周 , 霍欢 , 李亚南 , 毕福强 , 张俊林
2016, 24(9):862-867. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.008
摘要:以丙二腈为原料,经重氮化、加成、环化等步骤高收率合成了5-(3-氨基呋咱-4-基)-1-羟基四唑(4)及其铵盐(5)、羟胺盐(6)。采用红外光谱、核磁共振、元素分析、X射线单晶衍射等进行了结构表征。用落锤法和摩擦感度仪测试了化合物4, 5, 6的撞击感度和摩擦感度。用差示扫描量热法研究了化合物4, 5, 6的热稳定性。结果表明,化合物4, 5, 6分子间和分子内形成大量氢键,这些氢键对其结构、密度、热性能及感度产生重要影响, 尤其是化合物6分子内氢原子均参与氢键形成,导致该化合物具有相对高的密度(1.786 g·cm-3)。化合物4, 5, 6 具有低的撞击感度和摩擦感度以及良好的热稳定性, 可用作环境友好型新一代不敏感含能材料。
刘厅 , 陈昕 , 韩爱军 , 叶明泉 , 石庆壹 , 潘功配
2016, 24(9):868-873. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.009
摘要:为了提高硼氢化钾(KBH4)、硼氢化钠(NaBH4)和氢化铝锂(LiAlH4)的储存稳定性, 通过溶剂非溶剂法, 用石蜡包覆KBH4和NaBH4, 通过重结晶法, 用萘包覆LiAlH4。用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射研究了样品的表面包覆情况。用红外测温仪测试了添加包覆样品的药剂的燃烧性能。结果表明, KBH4、NaBH4和LiAlH4均完成包覆, NaBH4包覆状况最好。添加了NaBH4包覆样品的药剂的燃烧性能有显著提高, 燃速提高了5%以上。
孙倩 , 王晓晖 , 徐抗震 , 李彦峰 , 宋纪蓉 , 赵凤起
2016, 24(9):874-879. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.010
摘要:合成了二硝基甲烷钾盐{K[CH(NO2)2]}n并得到了其单晶。该晶体属于三斜晶系, P-1空间群, 晶胞参数:a=4.5285(11)Å, b=7.0377(17)Å, c=7.8543(19)Å, α=70.671(3)°, β=88.557(3)°, γ=75.818(4)°, V=228.58(10)Å3, Z=2, Dc=2.094 g·cm-3, F(000) =144, S=1.060, μ(Mo Kα)=1.077 mm-1, R1=0.0457, wR2 =0.1399, (Δp)max=0.484 e·Å-3和(Δp)min=-1.278 e·Å-3。用DSC和TG-DTG方法研究了{K[CH(NO2)2]}n的热分解行为, 呈现出两个放热过程。{K[CH(NO2)2]}n的自加速分解温度和临界爆炸温度分别是161.0 ℃和162.8 ℃。{K[CH(NO2)2]}n的热稳定性比K(DNDZ)和K(AHDNE)低, 比K(NNMPA)的热稳定性高。{K[CH(NO2)2]}n相对不敏感。
张红梨 , 刘渝 , 张浩斌 , 李诗纯 , 朱春华 , 徐金江 , 杨世源 , 李金山
2016, 24(9):880-885. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.011
摘要:采用变温红外光谱法对高能钝感炸药1, 1-二氨基-2, 2-二硝基乙烯(FOX-7)α→β和β→γ两种晶型转变进行了研究,讨论了FOX-7相变过程中的分子间氢键作用和分子结构。55~122 ℃,ν11[NH2 (νas)]和ν10 [NO2 (νs)]频率移动为20 cm-1左右,ν18[C—NO2(ν)]消失;122~190 ℃,ν12 [C—NH2(ν)]消失,ν20[NO2(ω)]转变为新的宽峰。红外光谱结果表明:在FOX-7相变过程中,分子间氢键作用发生改变,分子结构改变。此外,随着温度的升高,在α→β的相转变中,氢键长度变化不符合线性热膨胀公式,并且ν11、ν4[NH2 (νas)与2ν5 NH2 (γ)的费米共振]、ν7[NO2(νas)]和ν10等谱带表现出与α-和β-FOX-7均不同的特征频率,表明FOX-7在α→β相变过程中要经历一种过渡态。
兰贯超 , 王建龙 , 曹端林 , 陈丽珍 , 侯欢 , 李静
2016, 24(9):886-891. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.012
摘要:利用激光监视系统测定了3, 4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)在乙醇-水中不同温度下的溶解度,并用van′t Hoff方程、修正的Apelblat方程、R-K方程和Jouyban-Acree方程对所测的溶解度数据进行拟合。四种方程的相关系数均大于0.99, 且均方根偏差都接近于0,说明所选四种方程都能很好地拟合实验数据。根据所测溶解度数据,计算了DNTF在乙醇-水体系中的溶解熵,溶解焓和溶解的吉布斯自由能,表明DNTF在乙醇-水二元体系中溶解是一个吸热、非自发过程。
2016, 24(9):892-897. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.013
摘要:利用磁控溅射、光刻、化学气象沉积等技术制备了一种基于氯代对二甲苯(PC)飞片与Su-8光刻胶加速膛的集成爆炸箔起爆器(EFI),利用光子多普勒技术研究了爆炸箔、飞片,以及加速膛结构参数对飞片加载能力的影响作用。结果表明,在起爆电压2.6 kV, 电容0.2 μF,作用时间1.2 μs的条件下,集成制造所引发的EFI部分材料的变化并未对其飞片加载能力带来显著影响,相同尺寸的聚酰亚胺飞片与PC飞片的加速历程较为相近,且集成EFI飞片加载能力与结构参数相同的常规EFI相当。利用该集成EFI能成功起爆Ⅳ型六硝基茋。
2016, 24(9):898-904. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.014
摘要:利用AUTODYN软件对落锤撞击粒状HMX炸药过程进行二维数值模拟。基于应力和塑性功的计算值,通过塑性功转化热能的原理,估算了颗粒中产生的温升。样品HMX颗粒为圆形几何形状,假设颗粒具有弹塑性变形特性。颗粒堆放形式有规则排布和不规则排布两种情形。通过设定的落高和由自由落体公式计算出落锤的初始速度。针对落高分别为33,40,50,60 cm的情况,及样品颗粒材料不同屈服应力值(0.26,0.13 GPa)进行计算,得到落锤撞击颗粒时的温升变化。结果表明,规则排布产生温度较低(37.2 ℃),而不规则排布产生温度较高(142.9 ℃)。在不规则排布当中,颗粒的局部塑性变形功可以导致较高的温升,从而引起颗粒点火。同时考虑到HMX的屈服应力值的不确定性,取较小屈服应力值(0.13 GPa)进行温升计算,而其他计算条件相同,得到的温升值仅为83.2 ℃, 比0.26 GPa时低59.7 ℃。
2016, 24(9):905-910. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.015
摘要:为了研究常温附近温度变化对炸药冲击起爆特征的影响程度和规律,设计并建立了炸药局部加热和冷却装置,结合拉氏分析方法研究了HMX/TATB基复合高能炸药PBX-1和TATB基钝感高能炸药PBX-2在常温附近(5~75 ℃)的冲击起爆压力成长过程。基于实验结果,利用点火增长模型对两种炸药的冲击起爆过程进行了数值模拟。结果表明,随着温度升高(5~75 ℃),炸药的冲击起爆压力成长过程均逐渐变快,到爆轰距离变短,点火增长模型中的反应速率参数G1变大,说明两种炸药随温度的升高对冲击变得更敏感,常温附近温度变化对炸药安全性的影响不能忽略。
2016, 24(9):911-914. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.016
摘要:为了研究超细LLM-105炸药的短脉冲起爆特性,设计了两种参数的飞片起爆系统,在对两种飞片系统驱动飞片速度分析的基础上,采用较佳匹配系统进行了超细LLM-105炸药的发火阈值测试。试验结果表明:两种飞片系统中飞片速度随着输入起爆电流的增加而增加,但是大尺寸飞片对输入电流的变化更加敏感;在相同起爆条件下,大尺寸飞片获得的最大速度一致性较差,这与尺寸增加,受空气阻力影响更明显有一定关系;采用飞片速度较高的飞片系统进行超细LLM-105炸药起爆阈值测试,得到超细LLM-105炸药的50%发火阈值电流为2.14 kA,与HNS-Ⅳ相差不大。由此表明,超细LLM-105炸药作为冲击片雷管始发药应用是可行的,即能满足冲击片雷管钝感化要求,又不会对引爆系统的能量提出过高的要求,符合目前冲击片雷管低能、钝感的发展趋势。
2016, 24(9):915-921. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.017
摘要:为了优化爆轰波定向战斗部的性能,研究了不同的偏心起爆形式。利用试验验证过的流体动力学仿真模型研究了偏心一线起爆不同起爆点数、偏心两线不同夹角和偏心三线不同夹角等对战斗部破片速度、飞散的影响。结果表明:对于本研究对象,在一条起爆线上布置4个起爆点是足够的;对于偏心两线起爆,两线之间夹角60°可在定向侧产生最高的速度增益,达38.37%;同样对于偏心三线起爆,夹角45°时的破片速度增益最大,达39.36%。定向方向的破片速度增益是爆轰到破片的传播距离(时间)和爆轰压力共同作用的结果。
翟连杰 , 樊学忠 , 王伯周 , 廉鹏 , 周诚 , 霍欢 , 李亚南 , 毕福强
2016, 24(9):922-924. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.018
摘要:自行设计并合成了一种含有氟偕二硝基的新型高能增塑剂3, 4-二(3-氟偕二硝基-4-氧)呋咱。通过FT-IR、13C NMR、19F NMR、元素分析、DSC等分析手段进行了结构表征。基于计算的标准生成焓以及实测的密度,采用Kamlet-Jacobs方程计算了3, 4-二(3-氟偕二硝基-4-氧)呋咱的爆轰性能,并与常用增塑剂:硝化甘油(NG)和二(氟偕二硝基)甲醛(FEFO)和3, 3′-二硝基双呋咱醚(FOF-1)的爆轰性能进行了对比。结果表明,3, 4-二(氟偕二硝基-4-氧)呋咱具有热稳性好(分解温度197.8 ℃)、密度大(1.88 g·cm-3)、熔点低(50 ℃)和能量水平高等特点,是一种综合性能优异的含能增塑剂。
2016, 24(9):925-926. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.09.019
摘要:以草酸与氨基胍碳酸氢盐为原料,经脱水环化、重氮化两步反应首次设计、合成了新型含能内盐5, 5′-双(3-叠氮-1, 2, 4-三唑)(BDTZ),总收率为53.0%,并采用红外光谱、核磁共振及元素分析对结构进行了表征;基于B3LYP/6-311G+(d, p)水平,预估BDTZ的密度为1.73 g·cm-3, 爆速为7780 m·s-1,爆压为26.72 GPa。BDTZ氮含量为74.47%,不含有毒重金属,表明BDTZ为一种爆轰性能良好的绿色起爆药。
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