摘要:

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摘要:为系统研究氮氧杂六元环含能化合物，以硝基甲烷、叔丁胺与甲醛溶液为起始原料，经缩合环化构建噁嗪环骨架，硝化获得新型熔铸炸药5-甲基硝酸酯-1，5-二硝基噁嗪烷（TNOP），总收率为46.2%。并采用红外光谱、¹H NMR、¹³C NMR及元素分析等进行了结构表征，培养了TNOP单晶，晶体结构为正交晶系，空间群为Pbca，Z=8，晶体密度1.722 g·cm^-3；采用DSC与TG-DTG法研究了TNOP的热行为；其熔点为110.8 ℃、分解点为203.5 ℃；研究了TNOP的爆轰与安全性能，其理论爆速8112 m·s^-1、计算爆压29.23 GPa、固相生成焓-346.6 kJ·mol^-1、撞击感度IS_TNOP＞50 J。研究结果表明，TNOP结构独特，利用N—NO₂、C—NO₂以及—ONO₂等含能基团协同调控其能量，具有合成工艺便捷、能量较高、熔点较低、不敏感的特点，可作为潜在的熔铸炸药应用于武器装备中。

摘要:以4-氯吡唑为原料，设计并合成了一种新的含能化合物——3，4-双（（4-氯-3，5-二硝基-1H-吡唑-1-基）甲基）-氧化呋咱，通过溶剂蒸发获得到了晶体。通过核磁共振、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪和热失重分析仪对该化合物及其中间产物的结构进行了表征，并通过X射线单晶体衍射仪对产物晶体结构进行了测试。测试结果显示，该化合物属于正交晶空间群Pbca，晶胞参数为a=10.1817（7） Å，b=16.1917（11） Å，c=21.7300（16） Å，V=3582.4（4） ų，α=90°，β=90°，γ=90°，Z=8，D_c=1.836 g·cm^-3。采用Kamlet-Jacobs半经验方程预测了化合物的爆速8304 m·s^-1和爆压30.5 GPa。采用BAM标准方法进行感度测定，测得撞击感度为9 J，摩擦感度为180 N。

摘要:六硝基六氮杂异戊兹烷（CL-20）的粒度和形貌对其感度、安全性以及填药密度有重要的影响。研究通过控制和优化重结晶工艺条件，分别探索超声辅助重结晶法和反溶剂法中不同因素以及搅拌器类型对CL-20晶体粒度的影响。在超声辅助重结晶法中，考察了超声连续震动和间歇震动频率以及不同超声频率（20~40 kHz）对生产小粒经产品的影响；在反溶剂法中，以乙酸乙酯和三氯甲烷为良溶剂和不良溶剂，考察了三氯甲烷滴加速度（20、50、100 mL·h^-1）、三氯甲烷与乙酸乙酯滴加量比例（1∶1、1∶2、1∶3），重结晶时间（24、48、72 h）以及重结晶温度（30、40、50 ℃）对大粒径产品的影响。通过设计正交试验，确定了最优条件；在对搅拌器对产品影响的研究中，选择了四直叶开启涡轮式、六直叶涡轮式和双层分散盘三种搅拌器类型以及相应的多种转速对产品的粒度和形貌的影响。结果表明，间歇超声辅助重结晶可显著减小晶体粒度，采用频率40 kHz，每震动30 min，停5 min的超声方式，可以获得平均粒度为14 μm的CL-20颗粒；反溶剂法控制粒径的研究中，结晶时间72 h、结晶温度30 ℃、三氯甲烷滴加速度为20 mL·h^-1、滴加量为150 mL时，可获得大粒径的CL-20产品（平均粒度为140 μm）；采用双层分散盘制备的CL-20晶体外形为类球形，表面光滑均匀，粒径在40~100 μm之间可控。对比四直叶开启涡轮式和六直叶涡轮式搅拌器制备的晶体，采用双层分散盘制得的产品撞击感度和摩擦感度较低，撞击感度特性落高值和摩擦感度爆炸概率分别为23.5 cm和44%。

摘要:为了提高爆炸网络装药效率和成型效率、改善装药能量性能，以高能叠氮胶3，3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚（PBT）和紫外光（UV）固化树脂为复合粘结剂、以CL-20为主体炸药，设计了一种UV光辅助固化的CL-20基含能油墨，并采用3D打印平台装置对油墨进行了直写成型。采用流变仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、邵氏硬度仪等对成型复合物的流变性能、微观结构、晶型、硬度进行了表征和测试。结果表明，CL-20含量为82%时，油墨体系稳定性较好，采用UV光辅助固化的油墨固化速率快、成型样品表面平整，硬度为70 HA；撞击感度测试表明，复合物的特性落高比原料提高了20 cm；传爆性能测试表明，成型样品可实现90°拐角传爆，在1.2 mm装药宽度下，其传爆临界尺寸为0.387 mm。

摘要:通过静电纺丝工艺制备了氟橡胶/聚叠氮缩水甘油醚/六硝基六氮杂异伍兹烷（F₂₆₀₂/GAP/CL-20）复合纤维，研究了不同溶液浓度、黏结剂含量、纺丝电压以及注射速率的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）观察其微观形貌，发现在溶液质量浓度为20%、黏结剂F₂₆₀₂/GAP含量为10%、纺丝电压为14 kV、注射速率为5×10^-3 L·h^-1时，制备的F₂₆₀₂/GAP/CL-20复合纤维呈三维网状结构，表面均匀且光滑。采用X射线衍射（XRD）分析、红外光谱（IR）分析、差示扫描量热仪（DSC）分析以及机械感度测试分析了F₂₆₀₂/GAP/CL-20复合纤维以及原料CL-20的性能。静电纺丝后复合纤维中的CL-20晶型由ε型转变成β型，且静电纺丝过程中CL-20与F₂₆₀₂/GAP未发生化学反应。经静电纺丝后，F₂₆₀₂/GAP/CL-20复合纤维的表观活化能（374.3 kJ·mol^-1）比原料CL-20（178 kJ·mol^-1）提高了196.3 kJ·mol^-1，热稳定性得到提高。F₂₆₀₂/GAP/CL-20复合纤维的撞击感度H₅₀（62.6 cm）比原料CL-20（21.2 cm）提高了41.4 cm，摩擦感度（52%）比原料CL-20（84%）降低了32%，降感效果显著。

摘要:为获得3，4-二硝基吡唑（DNP）/3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）二元混合体系的相图，深入了解其低共熔物的熔融过程，采用差示扫描量热法（DSC）研究了不同比例的DNP/DNTF混合体系的液化及熔融过程，建立了液化温度T_l与组成x的T-x相图、熔融焓ΔH与组成x的H-x相图；研究了不同升温速率5，10，15，20 ℃·min^-1，不同添加剂奥克托今（HMX）、高氯酸铵（AP）和硝基胍（NQ）对低共熔物熔融过程的影响；通过Kissinger方程和Šatava-Šesták方程计算得到了低共熔物熔融过程的动力学参数活化能E_a、指前因子A和最概然机理函数。结果表明，从T-x相图得到的DNP/DNTF低共熔物的质量百分比为70.38/29.62，低共熔温度为76.38 ℃；由H-x相图得到的低共熔物组成为70.57/29.43。随升温速率的升高，熔融反应的开始温度和峰温延迟；HMX和NQ的加入使低共熔物的熔点明显后移，AP的加入对熔点影响不大。DNP/DNTF低共熔物的熔融动力学参数E_a和A为19.13 kJ·mol^-1和10^9.74 s^-1，最概然机理函数的积分形式为：G（α）=（1-α）^-1-1。

摘要:为分析CL-20/HMX共晶和HMX冲击波感度接近的机理，采用反应分子动力学方法（ReaxFF-MD），探讨了有无缺陷CL-20/HMX共晶在冲击加载下的力-热结构变化和初始化学反应，通过动量镜原理与最大压缩点吸收波阵面相结合方式，分析了快速结构响应和随后缓慢化学反应过程。结果表明，冲击加载无缺陷CL-20、HMX和CL-20/HMX共晶时，CL-20的分解速度比HMX快，CL-20/HMX共晶的分解速度与HMX接近；与沿CL-20/HMX共晶［111］晶向加载相比，沿［100］晶向分解更快，这与CL-20和HMX分子层的交替排布及滑移等因素有关。以2 km·s^-1的质点速度沿［100］晶向冲击加载含Φ20 nm孔洞的CL-20/HMX共晶时，孔洞周围结构没有产生射流现象，而是粘塑性收缩过程。孔洞塌缩形成的高温高压条件和结构上的粘塑性变形有效促使CL-20和HMX分子发生快速分解，孔洞塌缩新热点的形成进一步增强了冲击加载过程。

摘要:为研究六硝基六氮杂异戊兹烷（CL-20）的高温热膨胀及相变规律，采用分子动力学方法和价角势能截距修正的ReaxFF-lg反应力场，考察了ε-、β-和γ-CL-20的相变温度和热膨胀系数。为验证力场适用性，计算了常温下三种晶型CL-20的密度、晶胞参数、晶格能和升华焓。采用三阶Birch–Murnaghan状态方程拟合了0~280 GPa压力范围内ε-CL-20的p-V曲线，得到体积模量及随拟合压力升高的变化规律。高温相变分析表明，ε-和γ-CL-20在398~423 K产生相变，其中ε→γ相变在常压下发生，而γ→ε相变需加压0.5 GPa以上；β-CL-20在448 K下转变为ε晶型。热膨胀系数分析表明，ε-CL-20高温热膨胀过程无明显各向异性，而β-和γ-CL-20分别在c方向和b方向表现出各向异性。研究结果表明，修正的ReaxFF-lg反应力场适用于ε-、β-和γ-CL-20的高温高压相变研究，对于β-和γ-CL-20的热膨胀研究精度有待进一步提高。

摘要:为了考察六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基炸药较典型奥克托今（HMX）基炸药的爆炸驱动性能提升幅度，选取典型CL-20基压装混合炸药和HMX基压装混合炸药（JO-8）开展了爆速、爆压、标准圆筒对比实验测试，并设计了预制破片驱动装置和聚能装药战斗部结构，分别开展炸药径向、轴向驱动静爆/静破甲威力实验，实测了爆炸驱动破片的速度以及射流对钢靶静破甲深度。结果表明，CL-20基炸药（密度为1.95 g·cm^-3）的爆速、爆压和格尼系数较JO-8炸药（密度为1.83 g·cm^-3）分别提高4.8%、16.7%和3.5%。在相同结构下，CL-20基炸药驱动预制破片速度、动能较JO-8炸药分别提高5.1%~7.3%、10.5%~15.1%；在5.5倍装药直径（CD）炸高条件下，装填CL-20基炸药的聚能装药较装填JO-8炸药的静破甲能力提高3.2%~12.6%。

摘要:为研究炸药老化后对武器可靠性和安全性的影响，按照GJB736.8-90火工品试验方法71 ℃试验法对HNIW/FOX-7基高能低易损性压装PBX进行了7、14、21 d以及28 d的老化试验。对老化前后PBX造型粉的表观形貌和热分解性能进行了表征，且对造型粉进行了FTIR和XRD测试，测定了PBX药柱老化前后的尺寸和质量变化率及力学性能变化。结果表明，老化后HNIW/FOX-7基PBX药柱仍有效，质量变化率和尺寸变化率均小于1%，符合美军标MIL-STD-1751的评价标准；老化PBX造型粉表面形貌随着老化时间增加，裂纹增多，不平整；但PBX造型粉的分子结构和晶型未改变；随着老化时间的增加，其活化能下降都不超过10%，具有较好的热稳定性；老化7、14、21 d以及28 d后HNIW基PBX的抗压强度（σ_c）分别增加3.18、3.40、3.67 MPa和3.79 MPa，弹性模量（E）分别增加0.65、0.79、0.91 GPa和0.96 GPa，σ_c、E的变化率与老化时间成正相关，经老化试验后PBX药柱的抗压强度增加。

摘要:为了研究常用组分黑索今、铝粉、高氯酸铵、聚3，3-二（硝酸酯基甲基）氧丁环（PBNMO）对2，4-二硝基苯甲醚微观凝固过程和宏观性能影响规律，从微观结构角度设计、改进2，4-二硝基苯甲醚（DNAN）基熔铸炸药配方组成以解决宏观性能的不足，在光学显微镜下观测了含不同添加物的薄层DNAN样品动态结晶过程及起始凝固温度的变化；根据结晶距离及时间计算了不同样品的晶体生长线速度；通过对Φ20 mm药柱的外观形貌及药柱相对密度研究了添加物对样品成型性的影响规律；测试了Φ20 mm×20 mm药柱的抗拉、抗压性能，研究了不同添加物对样品力学性能影响。结果表明，黑索今、铝粉、高氯酸铵、PBNMO可改善DNAN凝固过程中晶体形态、DNAN起始凝固温度影响因添加物的不同而不同、降低DNAN凝固线速率、提高药柱相对密度；聚合物的加入使得样品抗拉强度、抗压强度显著提高，力学各向异性得到改善；多种添加物共同作用使得DNAN的成型性得到改善，抗拉强度达到6 MPa以上。表明，在黑索今、铝粉、高氯酸铵、PBNMO的协同作用下，可获得微观结晶细密、缺陷少、力学性能较佳的DNAN基混合炸药样品。

摘要:CL-20是迄今为止能量水平最高并可工程化生产的单质含能化合物，是第三代含能材料的典型代表，在新型武器装备的装药中具有极大的应用前景。CL-20的最优化合成生产以及CL-20基高能低感含能材料的制备是当前含能材料发展的重要方向。全文分析和总结了两次氢解路线制备CL-20过程各中间产物的相关研究发展状况，结合各反应中间体制造过程中所面临的问题给出了解决建议和展望分析。此外，讨论了CL-20结晶产物的研究进展，结构特征和主要性能。通过对CL-20的制备及晶体进行相关梳理，总结出低成本，高产率，高纯度，环境友好化是CL-20未来合成工艺的发展方向。