鄂秀天凤 , 张磊 , 谢君健 , 张香文 , 徐胜利 , 邹吉军
2018, 26(4):290-296. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.001
摘要:为了探究含金属颗粒悬浮燃料的点火和燃烧特性, 制备了含5%纳米铝颗粒(Al NPs)的HD-01和四环庚烷(QC)的高密度悬浮燃料, 采用雾化激波管测试了两种悬浮燃料在不同压力和温度下的点火延时, 通过拟合计算得到了表观点火活化能, 分析了悬浮燃料的点火燃烧机理, 采用高速摄像机记录了点火燃烧的流场图像。结果表明, 悬浮燃料静置4周后无颗粒聚沉现象; 在0.05 MPa和0.1 MPa下、1450 K和1750 K内, Al NPs可使HD-01和QC燃料的点火延时缩短约50%, 表观点火活化能由161.4 kJ·mol-1和120.3 kJ·mol-1分别降低至156.5 kJ·mol-1和112.8 kJ·mol-1; 推测燃烧机理为铝原子优先与O2反应生成O自由基, 进而加速燃烧反应。此外, Al NPs能够完全燃烧并促进燃料燃烧过程中的能量释放。
苑继飞 , 刘建忠 , 王健儒 , 许团委 , 陈冰虹 , 梁导伦 , 周俊虎
2018, 26(4):297-303. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.002
摘要:铝粉和黑索今(RDX)是固体推进剂领域重要的金属燃料和含能氧化剂。利用中压聚光升温点火实验台进行了不同压力(0.1, 0.4, 0.7, 1.0, 1.3 MPa)下纳米铝粉/RDX混合样品的点火燃烧试验, 采用高速摄影仪、双色红外测温仪和光纤光谱仪研究了样品的燃烧过程。结果显示, 样品点火前存在一个明显的受热蒸发阶段, 点火后火焰发展阶段的持续时间明显小于衰退阶段。常压下的燃烧过程伴有橙黄色火星。压力高于常压时火焰呈白炽态。提高环境压力能有效增加燃烧强度, 但过高的压力对火焰发展有一定的抑制作用。压力升高, 蒸发阶段和点火重叠明显, 点火延迟时间显著缩短。基于实验条件, 常压下样品的点火延迟时间为1004 ms, 最高温度为1239 ℃。压力升高至1.3 MPa时, 样品的点火延迟时间缩短至319.2 ms, 最高温度升高至1441 ℃。常压下样品燃烧不完全, 导致自维持燃烧时间最短, 为280 ms。压力高于常压时, 自维持燃烧时间随压力的升高而减小。
2018, 26(4):301-310. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.003
摘要:通过红外热像法研究了端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂试件室温下的疲劳性能, 基于极限能理论假设, 建立了Miner线性累积损伤理论的能量模型以预测材料的残余寿命。采用基于热传导、热弹性和非弹性效应的理论模型解释了疲劳加载过程中的温度变化。结果表明, HTPB推进剂疲劳加载过程中的温度变化分为初始温度上升、温度稳定和温度快速上升三个阶段。红外热像法预测的HTPB推进剂疲劳极限为0.102 MPa和0.113 MPa, 与试验结果0.0985 MPa的相对误差为3.55%和14.7%。能量法得到的S-N曲线与传统试验法的S-N曲线吻合较好, Miner理论的能量模型能准确的预测循环载荷作用下HTPB推进剂的残余寿命, 与实际寿命的误差不超过10%。
李祥志 , 毕福强 , 廉鹏 , 李辉 , 刘国权 , 王伯周
2018, 26(4):311-315. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.004
摘要:根据最小自由能法, 采用NASA-CEA软件, 计算了含2, 3-二羟甲基-2, 3-二硝基-1, 4-丁二醇四硝酸酯(DNTN)的复合改性双基(CMDB)推进剂能量特性。采用差示扫描量热法研究了DNTN和CMDB推进剂组分的相互作用。结果表明, DNTN替代硝化棉(NC)+硝化甘油(NG)/黑索今(RDX)/Al推进剂配方中的RDX, 使体系的理论比冲最大, 达2666.5 N·s·kg-1, 特征速度逐渐增大, 氧系数逐渐提高。DNTN全部替代NC+NG/高氯酸铵(AP)/Al推进剂配方中的AP, 使理论比冲最大, 达2669.1 N·s·kg-1, 燃气平均分子量降低, 燃温升高, 表明CMDB推进剂体系中的DNTN有良好的应用潜力。DNTN与NC/NG、RDX、奥克托金(HMX)、六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)、吉纳(DINA)和炭黑(C.B)之间没有明显的相互作用, 与邻苯二甲酸铅(φ-Pb)和1, 3-二甲基-1, 3-二苯基脲(C2)之间相互作用明显。
封涛 , 许进升 , 范兴贵 , 韩龙 , 陈雄 , 周长省
2018, 26(4):316-322. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.005
摘要:为研究端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂存在初始缺陷对其宏观力学性能的影响, 对定制的不同界面缺陷含量的HTPB推进剂开展了多步松弛和单轴拉伸试验。获得了HTPB推进剂的平衡响应曲线和拉伸曲线。采用Ogden模型拟合了不含缺陷的HTPB推进剂的平衡响应曲线, 引入应变率参数M来描述HTPB推进剂单轴拉伸曲线的率相关特性。通过该曲线拟合, 得到了不含缺陷的HTPB推进剂的粘超弹本构模型参数。考虑了缺陷的影响, 通过引入初始缺陷损伤因子f, 构建了含初始界面缺陷的HTPB推进剂的粘超弹本构模型, 分步拟合得到了所有模型参数。最后, 用本研究所建模型预测了单轴拉伸载荷下的HTPB推进剂的宏观力学性能, 结果表明, 预测结果与试验结果一致, 二者最大偏差仅为4.4%, 验证了模型的可靠性。
李亚南 , 王彬 , 陈涛 , 常佩 , 胡建建 , 张红武 , 李普瑞
2018, 26(4):323-328. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.006
摘要:以自制的2-偕氯肟基吡嗪为原料, 经分子间二聚环化反应合成了具有对称取代结构的氧化呋咱化合物——3, 4-二(吡嗪-2′-基)氧化呋咱(BPF); 利用红外光谱、核磁共振(1H NMR、13C NMR)、元素分析及质谱等分析表征手段确定了目标化合物BPF的结构; 初步探讨了分子间二聚环化反应机理; 优化了二聚环化反应的合成工艺条件; 利用差示扫描量热(DSC)、热重分析(TG-DTG)等方法研究了目标化合物BPF的热分解机理。结果表明, 二聚环化反应的较佳工艺条件为:以乙醚为反应溶剂, 质量分数为3%的Na2CO3水溶液为缚酸催化剂, Na2CO3加入摩尔量为理论量的1.10倍, 在2~10 ℃反应4 h, 收率为75.6%;热分解机理结果显示, 目标化合物BPF的热分解首先发生在氧化呋咱环中N—O键的开裂。
2018, 26(4):329-333. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.007
摘要:对2-甲基嘧啶-4, 6-二酮(MPO)制备1, 1-二氨基-2, 2-二硝基乙烯(FOX-7)过程中的副产物二硝基甲烷进行了回收, 经氢氧化钾水溶液中和制得了性质稳定的长针状晶体二硝基甲烷钾盐(KDNM), 用KDNM、甲醛、叔丁胺作原料通过Mannich缩合反应制得了1, 3-二叔丁基-5, 5-二硝基六氢嘧啶, 通过浓硫酸与浓硝酸的混酸体系硝解1, 3-二叔丁基-5, 5-二硝基六氢嘧啶制得了1, 3, 5, 5-四硝基六氢嘧啶(DNNC), 总产率达到78.9%(以二硝基甲烷钾盐计)。采用1H NMR、红外、质谱对DNNC和中间物的结构进行了表征。研究了pH值、溶剂、温度对Mannich缩合反应的影响以及硝化体系的选择对硝解反应的影响。确立了Mannich缩合反应的最佳工艺条件为:二硝基甲烷钾盐:甲醛:叔丁胺的摩尔比为1.0:3.5:2.0; 10%甲醇水溶液为溶剂, 室温下用盐酸调节pH值至8, 随后升温至50 ℃, 反应3 h, 产率达到85.3%。硝解反应中采用20 mL 98% H2SO4与10 mL HNO3的混酸体系作为硝解体系, 产率达到92.5%。
李宇翔 , 吴鹏 , 花成 , 黄兵 , 王军 , 谯志强 , 杨光成
2018, 26(4):334-338. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.008
摘要:为了研究微纳米尺度下颗粒尺寸对于炸药撞击感度的影响规律及作用机制, 将三种奥克托今(HMX,粒径为100~300 nm, 1~2 μm, 10~20 μm)基高聚物粘接炸药(PBX)造型粉压制成表观密度分别为1.74 g·cm-3与1.50 g·cm-3的PBX样品, 研究了HMX粒径与表观密度对PBX样品压缩力学性能、导热性能以及药片撞击感度的影响。使用扫描电镜观察了样品受落锤撞击前后的微观形貌, 并通过自行设计的试验装置测试了落锤撞击加载过程中样品的受力情况。结果表明, PBX样品的压缩强度、压缩模量、导热系数及热扩散系数均随HMX粒径的减小而显著增大。在相同表观密度下, PBX样品的撞击感度随HMX粒径减小而明显降低; 对于含同种粒径HMX的PBX样品, 撞击感度随表观密度的增加而略微升高。撞击作用下HMX粒径较大的样品主要发生孔穴压缩与颗粒破碎, HMX粒径较小的样品主要发生颗粒层的剪切滑移。在相同撞击条件下, 作用于试样力的峰值随表观密度的增大或粒径的减小而增大。认为炸药颗粒细化所带来的撞击感度降低是细化后炸药内部孔隙尺寸减小、孔隙结构均匀化程度提高以及导热性能提升等因素共同作用的结果。
2018, 26(4):339-345. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.009
摘要:为了解决传统吸附设备存在设备体积庞大, 吸附速率较小等问题, 采用旋转填料床(RPB)为吸附设备, 活性炭为吸附剂处理模拟含间苯二酚废水, 考察了超重力因子、液体流量、温度、pH值和初始间苯二酚浓度对间苯二酚去除率的影响, 测定了吸附等温平衡线及动力学数据, 并在适宜操作条件下与固定床和磁力搅拌器的间苯二酚去除率进行了对比。结果表明:吸附平衡关系主要服从Freundlich模型, 吸附热为14.65 kJ·mol-1。得到的吸附间苯二酚的适宜操作条件为:液体流量为50 L·h-1, 超重力因子为41.30, pH值为5, 温度为20 ℃, 废水初始浓度为900 mg·L-1, 吸附时间为2 h。在此条件下, 间苯二酚去除率达到96.86%, 较相同操作条件下的固定床和磁力搅拌器而言, 去除率分别提高了约20%和14%。吸附过程主要符合准二级动力学方程, 相同操作条件下, 超重力吸附法的吸附速率常数为2.576×10-3 g·mg-1·min-1, 是传统固定床吸附法与磁力搅拌器吸附法的1.626倍和1.413倍。
张悦阳 , 黄敬如 , 王文杰 , 王林 , 杨利 , 张同来
2018, 26(4):345-351. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.010
摘要:高氯酸三碳酰肼合锌(GTX)是一种大量使用的安全环保型高能起爆药,其母液中溶解有过量的碳酰肼和GTX起爆药,为了最大限度地消除母液中溶解的碳酰肼,运用容量滴定分析法和控制变量法研究了过碳酸钠(SPC)与碳酰肼(CHZ)的反应过程和影响因素,获得二者在80 ℃下的最佳反应工艺条件为: CHZ(0.1 mol·L-1)和SPC(0.15 mol·L-1)溶液的体积比为1:4,反应时间不少于90 min时,CHZ的去除率可高达68%。应用最小二乘法对获得的反应时间与剩余CHZ浓度的数据进行一级动力学和二级动力学拟合,结果表明CHZ和SPC的反应过程符合二级动力学模型。
2018, 26(4):352-358. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.011
摘要:研究了供氧光照、奥克托今(HMX)初始浓度、接种量、pH值和温度对驯化球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)H菌株降解HMX能力的影响, 对其降解动力学方程进行了拟合分析。通过改变1个影响因素, 固定其它4个条件, 确定了球形红细菌降解HMX的最适宜条件。用分光光度计对HMX浓度和球形红细菌细胞生物量进行了测定。结果表明, 驯化后的球形红细菌可高效降解奥克托今, 球形红细菌H菌株在不同供氧光照条件下均能很好生长并降解HMX, 且降解率均达到70%以上, 最佳降解条件为光照厌氧。该菌株降解HMX的最适条件为: HMX初始浓度为100 mg·L-1、pH值为7.0、接种量为15%, 温度为30 ℃, 在96 h降解率达到最高, 为88.9%。球形红细菌降解HMX的过程符合一级反应动力学方程。
2018, 26(4):359-363. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.012
摘要:以二硝基甘胍为原料, 二苯基次膦酰羟胺(DppONH2)为胺化试剂, 经脱氢、胺化两步反应得到一种新型高能量密度化合物2, 6-二氨基-3, 7-二硝亚胺基-2, 4, 6, 8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(二氨基二硝基甘胍)。采用红外光谱(FTIR)、核磁(NMR)、质谱(MS)对目标结构进行了表征。研究了影响二氨基二硝基甘胍产率的因素, 并通过正交试验确定了各个因素对目标产物影响的大小, 确定了在DppONH2/MeCN胺化体系下, 反应时间为48 h、温度为40 ℃、DppONH2与二硝基甘胍钠盐的摩尔比为3:1时二氨基二硝基甘胍的产率最高, 为35.07%。运用Gaussian 03程序包, 采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31++G(d, p)方法, 对其结构优化, 并基于其优化结构, 对该化合物的爆轰性能进行预测。用Monte-Carlo方法求得该化合物的理论密度为1.73 g·cm-3; 设计等键等电子反应得到其标准摩尔生成热为416.09 kJ·mol-1; Kamlet-Jacobs公式计算得到该化合物爆速为8.90 km·s-1, 爆压为34.27 GPa。理论计算结果说明该化合物密度、爆压、爆速均与RDX接近。
2018, 26(4):364-372. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.04.013
摘要:开发高效环保型抗红外烟幕已引起了国内外广泛关注, 为此, 世界各国积极致力于发展低毒固体红外消光材料, 现已报道的有金属类、新型碳材料类和抗红外复合材料。本文介绍了固态气溶胶粒子红外消光特性的研究现状, 综述了上述三类材料的研究进展, 指出了气溶胶粒子的消光特性仿真研究、纳米新型碳材料和金属薄膜复合材料仍是未来重点研究的方向。建议积极关注和探索纳米红外吸波材料、单向吸波材料和金属化生物体红外吸波材料, 这些材料有望成为新一代的抗红外烟幕消光材料。附参考文献63篇。
技术支持:北京勤云科技发展有限公司 ICP:蜀ICP备10207813号-5
今日访问量: 总访问量: