胡刚 , 雷建磊 , 宁弘历 , 李昊 , 孙光爱 , 龚建 , 白亮飞 , 杨海君
2018, 26(6):502-510. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.007
摘要:为了制备高纯度和高氘代率的氘代奥克托今(HMX-d8), 在以非氘代多聚甲醛为原料合成HMX的工艺基础上, 以氘代多聚甲醛为原料, 成功实现了氘代奥克托今(β-HMX-d8)的合成, 总产率达58.5%。以丙酮为晶型转化溶剂, 采用重结晶的方法得到β-HMX-d8。采用紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13C NMR)、热重-微分热重(TG-DTG)、差示扫描量热(DSC)和X射线粉末衍射(XRD)等对中间体和目标产物进行了分析表征。以马来酸酐为内标, 采用核磁法, 测得所合成β-HMX-d8的氘代率为99.75%。采用面积归一法, HPLC测定所合成β-HMX-d8的纯度为99.27%。
郭恒杰 , 曹端林 , 党鑫 , 柴笑笑 , 樊丽虹 , 李永祥
2018, 26(6):511-516. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.008
摘要:利用重力法测定了1-甲基-3, 4, 5-三硝基吡唑(MTNP)在不同溶剂中的溶解度, 采用Apelblat方程和vant′t Hoff方程拟合了溶解度数据, 估算了MTNP的标准溶解焓、标准溶解熵、标准吉布斯自由能、固-液表面张力和表面熵因子。通过对比溶解度, 选用苯、甲醇和无水乙醇作为溶剂分别对MTNP结晶并且进行产品表征。结果表明, MTNP的溶解度随温度的升高而增加; Apelblat方程和vant′t HoffF方程计算的溶解度值与实验值的平均绝对百分比偏差均小于5.18%, 其中Apelblat方程对实验数据的关联结果较优; 用电子显微镜观察无水乙醇作溶剂结晶得到的产品形貌规则且统一, 其撞击感度为68%, 激光粒度仪测试产品粒度均匀性较好。
2018, 26(6):517-523. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.009
摘要:为研究固体炸药准等熵压缩过程, 采用“钉床”形梯度密度飞片, 通过改变飞片尖峰高度并结合火炮加载技术和铝基组合式电磁粒子速度计技术, 测试并捕捉了飞片尖峰撞击缓冲层后缓冲层继而冲击固体炸药时炸药前表面及内部产生的准等熵压缩过程, 用组合式电磁粒子速度计测试了炸药前表面及内部不同深度处的粒子速度, 用冲击波示踪器捕捉了冲击波到达炸药内部各深度处的时刻, 进行了不同尖峰高度的对比实验。结果表明, 2.5 mm飞片尖峰高度下JB-9014靶和聚四氟乙烯(PTEF)靶前表面准等熵压缩时间分别为0.37 μs和0.22 μs。发现靶前表面有完整的准等熵压缩过程, 靶内已经完成准等熵压缩到冲击的过程。冲击波x-t图显示靶内冲击波速度前期稳定, 后期衰减。发现当“钉床”(BON)飞片尖峰高度和缓冲层厚度合理配置时, 才会在靶样品内部产生较宽时间的准等熵压缩过程。
吴家祥 , 李裕春 , 方向 , 王怀玺 , 冯彬 , 武双章
2018, 26(6):524-529. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.010
摘要:为探究Al粉粒径对铝-聚四氟乙烯(Al-PTFE)准静态压缩反应和落锤撞击感度的影响, 采用模压烧结法制备了6类不同Al粒径的Al-PTFE反应材料试件, 利用万能试验机和落锤仪对6类试件进行了对比实验并用高速摄影观察, 得到了不同试件的应力应变曲线及撞击感度数据, 分析了Al粒径对Al-PTFE准静态压缩力学性能和落锤撞击感度的影响。结果表明, 准静压实验中, Al粒径小于10 μm的Al-PTFE试件发生反应, Al粒径大于10 μm的试件未发生反应, 落锤撞击实验中, 6类试件均发生反应, 随Al粒径增大, 试件强度和感度随之减小, 试件韧性先增后减, 在6~7 μm最大。在较低应变率(10-2~102 s-1)范围内, 随Al粒径增大, Al-PTFE反应材料发生活化由易变难。
刘文近 , 程扬帆 , 陆松来 , 韩体飞 , 汪泉 , 沈兆武
2018, 26(6):530-536. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.011
摘要:为了减小化学点火具的成型性、燃烧持续时间、燃烧速度等参数对粉尘燃烧与爆炸实验的影响, 提高实验数据的准确性和和可重复性, 研制出一种聚醋酸乙烯脂(PVAc)弹性微球包覆的化学点火具。首先对点火药用石蜡降感, 后加入几滴石油醚将点火药制成球形, 然后将PVAc的乙醇溶液旋涂在球形点火药上并真空干燥, 在干燥过程中石油醚的挥发使包覆膜发生膨胀并使点火药变得膨松, 制得的PVAc弹性微球具有成型性好、韧性强、防水和抗氧化等优点。利用高速摄影技术, 研究了该点火具的燃爆特性, 并与其他三种类型的点火具进行了比较。实验结果表明, PVAc弹性微球包覆的化学点火具的火焰呈球形传播, 其火焰速度适中、点火可靠度高, 能够减小粉尘爆炸实验数据因点火具造成的误差。
张蕾 , 赵艳红 , 姜胜利 , 余一 , 王星 , 赵寒月 , 李重阳 , 陈军
2018, 26(6):464-470. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.001
摘要:基于自主研发的第一性原理软件研究了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)炸药五种晶相、苯并三氧化呋咱(BTF)炸药晶体及CL-20/BTF共晶炸药结构的热力学稳定性、力学性能和爆轰性能。研究表明, 弱氢键的静电吸引作用使CL-20/BTF共晶的分子间结合能相对于无氢BTF晶体增加39%, 提升了共晶结构的热力学稳定性并较大地改变了其体弹模量和声速等力学性能。CL-20/BTF共晶虽与纯BTF晶体有相近的密度, 但由于共晶的氧平衡系数得到优化, 因此其爆压、爆速分别相对提高约11%、5%;与β-CL-20晶体相比, 共晶的密度与氧平衡均有所下降, 因而其爆压、爆速分别相对下降约15%、6%。设计新型钝感共晶炸药应避免共价键强度极弱的分子和具有高密度振动谱特征峰的结构, 应有效利用氢键对分子空间堆积的热力学稳定效应, 同时适量控制氢元素含量以保障炸药的高能量密度。
刘宁 , 周诚 , 武宗凯 , 舒远杰 , 王伯周 , 赵强莉 , 王文亮
2018, 26(6):471-476. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.002
摘要:为了准确理解溶剂和温度对含能材料结晶形貌的影响, 采用分子动力学方法模拟研究了1, 1-二氨基-2, 2-二硝基乙烯(FOX-7)在水/二甲基甲酰胺(DMF)中的结晶形貌。构建了溶剂-晶面的界面吸附模型, 使用修正附着能(MAE)模拟方法, 计算溶剂-晶面之间的相互作用能, 修正各晶面真空附着能并获得FOX-7在不同比例溶剂、不同温度条件下的晶习, 分析了溶剂分子和FOX-7晶面之间的分子间作用力。结果表明:在真空条件下决定FOX-7晶习的六个重要晶面为(0 1 1), (1 0 -1), (1 0 1), (1 1 -1), (0 0 2)和(1 1 0)面; FOX-7在H2O/DMF溶液条件下的晶习随温度条件变化有明显差异, 当温度为298 K时在不同比例溶剂中的晶习均为块状, 预测形貌与文献实验结果吻合较好。
2018, 26(6):477-482. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.003
摘要:运用从头算分子动力学模拟了α-黑索今(RDX)晶体在高温(3000 K)耦合爆轰压力(34.5 GPa)下的初始和随后的分解机理。采用两种范德瓦尔斯修的修正方法(PBE-G06和PBE-TS)环境条件下对RDX的晶体结构进行了优化。结果表明,PBE-TS非常合适优化RDX。RDX分解中,C—H键均裂引发α-RDX分解。态密度的结果也证明了C—H键断键的现象。分解过程中发生了HONO的消去反应。产生NO2、NO、N2O、N2、HONO、N2O4、H、O—H、H2O和CO2为主要反应,发生在早期阶段。同时,RDX引发后的三种不同的分解途径分别为(1)C—N断键引发该环中其它C—N键断裂; (2)N—NO2断键并且释放NO2气体; (3)H自由基和氧原子碰撞形成O—H键后释放O—H自由基。
陈京 , 刘萌 , 何琦文 , 马义丁 , 徐抗震 , 樊学忠
2018, 26(6):483-488. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.004
摘要:为了探索高能钝感混合增塑剂与含能粘合剂相互作用对于体系性能的影响, 以硝化棉(NC)为粘合剂, 构建了含有三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、硝化甘油(NG)以及三种不同质量比TMETN/NG混合增塑剂的五种共混模型。采用Materials Studio©软件, 利用分子动力学(MD)方法模拟了各共混体系的相互作用、力学性能、径向分布函数、O—NO2最大引发键长(Lmax)等参数。结果表明, 共混模型中TMETN含量增加时, 共混体系的结合能降低。含有混合增塑剂的共混模型力学性能优于单组分增塑剂共混模型。NG与TMETN质量比为3:1时, 两种硝酸酯增塑剂可以同时与NC建立强的氢键作用, 并为共混体系提供较高的模量与较低的最大引发键长。结果显示,调整混合增塑剂质量比可以增强体系各组分的相互作用, 从而提升共混体系的力学性能及引发键的稳定性。
裴立冠 , 董可海 , 李文佐 , 程建波 , 唐岩辉 , 赵鹏
2018, 26(6):489-494. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.005
摘要:为研究聚乙二醇(PEG)粘合剂的老化机理, 基于密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法和小曲率隧道效应校正的正则变分过渡态理论(CVT/SCT), 对PEG单分子以及NO2分子存在下PEG分子老化反应类型进行了分子模拟与计算。结果表明, PEG单分子反应条件下存在C—O断键反应和H原子转移反应两种降解断裂。C(2)—O(2)化学键断裂的键离解能较O(1)—C(1)、C(1)—C(2)化学键小, 为PEG单分子断键反应的引发点。H原子转移反应为与C(1)相连的H原子逐渐向O(2)转移的过程, 反应所需吸收热量为29.19 kJ·mol-1。NO2分子参与下, PEG分子存在降解断裂反应、硝化反应和环化反应三种老化模式, 且所需的活化能均小于PEG单分子老化反应。聚合度为2、4、6、8、10的PEG分子各老化反应所需的键离解能或活化能变化范围小于3 kJ·mol-1, 证明聚合度对反应影响不大。在20~60 ℃贮存温度下, NO2分子参与下的降解断裂反应和环化反应速率常数为H原子转移反应的103~1028倍。得到了NO2分子存在下PEG分子的基本老化规律, 认为NO2分子参与下的PEG硝化反应、环化反应和降解断裂反应为主要老化模式, H原子转移反应为次老化模式, 而C—O断键反应发生最为困难。
2018, 26(6):495-501. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.006
摘要:为了探究p-τ判据、James判据和Π-τ判据对六硝基茋(HNS-Ⅳ)炸药一维冲击起爆判据的适用性, 以及利用飞片冲击起爆模型研究HNS-Ⅳ一维冲击起爆的可行性, 结合已报道实验数据对三种判据进行了拟合, 得到了最佳判据方程。通过AUTODYN软件模拟了不同厚度聚酰亚胺飞片对HNS-Ⅳ速度阈值的影响, 基于模拟结果进行判据曲线的拟合, 探究了利用飞片冲击起爆模型研究HNS-Ⅳ一维冲击起爆的可行性。模拟结果表明, 速度阈值的模拟结果与实验结果存在偏差, 这是由飞片驱动过程中形态和厚度变化所引起。拟合结果中p-τ判据、James判据和Π-τ判据的R2分别为0.9813, 0.8715和0.9940, 其中Π-τ判据拟合效果最佳, 模拟结果与文献结果一致。根据Π-τ判据, 文献数据和模拟数据得到的最佳判据方程分别为Π=0.156+0.013/τ和Π=0.175+0.012/τ, 二者曲线基本重合, 说明通过数值模拟研究HNS-Ⅳ一维冲击起爆是可行的。
2018, 26(6):537-544. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.012
摘要:简要总结了自蔓延高温反应(SHS)的国内外发展过程。从SHS前驱体元素体系的组成及SHS产物的应用方向(粉体功能材料、陶瓷材料、涂层材料等)进行了分类阐述, 着重分析了未来含能材料在SHS方面的应用。其次, 重点分析了适用于不同应用方向SHS材料的点火机制、反应机制、热力学和动力学等理论分析, 在此基础上提出绝热温度不是SHS反应唯一判据的新观点。最后, 介绍了自蔓延高温反应的燃烧机理, 阐明了反应物粒径、球磨参数、反应物压坯压力等工艺参数对SHS反应的影响, 同时对SHS技术发展中存在问题进行了分析。
2018, 26(6):545-548. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.013
摘要:采用溶剂挥发法制备出二硝酰胺铵(ADN)/18-冠醚-6 (18C6)共晶, 通过X射线单晶衍射(SXRD)确定其晶体结构, 并采用增重法测试共晶的吸湿性。结果表明, 该共晶体属于单斜晶系, 空间群为C2/c, 晶胞参数为: a=23.935(3) Å, b=8.6327(11) Å, c=20.324(3) Å; β=112.874(3)°, Z=8。该共晶主要依靠N—H…O型中强氢键作用形成。ADN/18C6共晶结构的形成使ADN的吸湿率从18%降低至1.2%。
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