摘要:

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摘要:为了实现超细锆（Zr）粉表面包覆改性的制备过程安全，研究了一种在微尺度下连续流动制备核壳结构Zr粉的方法，并构建了一个由微流控单元和喷雾干燥单元组成的连续化微流控系统以验证其可行性。该系统可连续化实现组分的微尺度混合、核壳结构的形成以及样品的后处理。以Zr粉和硝化纤维素（NC）为组分，通过控制NC含量并在微尺度上调节干燥气体压力，对Zr@NC的结构调控进行了研究。采用热分析法与静电火花感度测试对Zr@NC的活性与安全性进行了分析。结果表明，连续化微流控系统可以成功制备出形貌良好、具有核壳结构的Zr粉；热分析结果表明，Zr@NC相比未包覆时的氧化增重仅降低1.04%，能量释放更为迅速；静电火花感度测试结果表明，Zr@NC的50%发火能量相比原料Zr粉从1.42 mJ提升至197.82 mJ，静电火花感度大幅降低。

摘要:为了提高2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇（TMPD）的生产效益，改变传统的釜式间歇生产工艺，采用更加高效的微通道连续流工艺，以异丁醛为原料，氢氧化钠溶液为催化剂，一步合成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。考察了催化剂氢氧化钠浓度、用量、温度、停留时间等工艺参数对反应的影响，并对其进行了优化。结果表明，氢氧化钠浓度为50%，v（异丁醛）∶v（NaOH）=1∶1，停留时间10 min，反应温度40 ℃为最佳工艺条件。在该条件下，异丁醛转化率达到99.02%，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇选择性达到93.57%，收率达到92.65%。该工艺充分利用微通道反应器优良的传质传热特点，缩短了反应时间，提高了反应速率，扩大了工艺条件选择区间，实现了对羟醛缩合反应过程的有效控制。同时，反应动力学研究显示，异丁醛生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇的反应为二级反应，在氢氧化钠浓度为50%时，反应表观活化能最小为26.34 kJ·mol^-1，指前因子为2888.26 L·K^-1·mol^-1·min^-1。

摘要:为了获得炸药晶体的溶解度、介稳区宽度等结晶热力学参数，提出了一种基于光流控的炸药结晶热力学参数的测定方法，并以六硝基茋（HNS）炸药为样本验证了该种方法的适用性。以5 K为步长，测定了HNS自318.15 K至353.15 K，在体积比为10∶0，7∶3，5∶5，3∶7，0∶10的DMSO/DMF溶剂体系下的溶解度及HNS在以上DMSO/DMF溶剂体系，318.15 K至333.15 K下的介稳区宽度。采用Apelblat模型、λh模型对收集到的溶解度数据进行拟合，研究了溶剂体系对介稳区宽度的影响，并对结晶参数进行了筛选。根据经典成核理论计算了HNS的表观成核级数m，并对HNS的降温结晶成核机理进行了分析。结果表明，基于光流控的结晶热力学参数测定方法对HNS晶体有着很好的适用性。随着温度的升高与体系内DMSO体积比例的增加，HNS的溶解度增大。随着体系内DMSO体积比例的增加，介稳区宽度变窄。得到最佳结晶条件：以纯DMSO作为溶剂，溶液温度设置为333.15 K，溶质浓度为0.029 g·mL^-1。m的值约为4，受起始温度的影响不大，可以推测HNS的成核机制属于连续成核。

摘要:为了调控高聚合物黏结炸药（PBXs）的形貌、粒径分布和涂层包覆效果，采用高灵敏度的液滴微流控技术制备了TATB/F2602微球。研究了黏结剂含量和流量大小对TATB/F2602微球的形貌和粒径的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、比表面积、DSC和TG等测试方法，系统研究了微球样品的形貌、结构、成分和热行为。结果表明：黏结剂含量为5%时微球具有光滑表面、规则球形形状和高单分散性，平均圆形度为0.921（跨度为0.040）；通过调控流量比逐渐增大，微球样品D₅₀从51.73减小到44.31 μm，且粒径分布窄（跨度小于0.4）；氟橡胶（F2602）均匀分布于TATB微球内部和表面，均匀地包覆TATB颗粒使微球样品热分解延后4.08 ℃；与原料TATB相比，球形化过程使TATB/F2602真密度增加到1.9780 g∙cm^-3。液滴微流控技术可以有效调控炸药微球的形貌和粒径，为高聚物黏结炸药的球形化制备提供参考。

摘要:为改善2，6-二氨基-3，5-二硝基吡嗪-1-氧化物（LLM-105）的形貌以及减小粒径。基于溶剂-非溶剂法，通过超声辅助微流控技术制备纳米LLM-105。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）观察样品的微观形貌，X射线衍射（XRD）分析样品的晶型。此外，通过流体可视化证明了超声波对于流体混合的促进作用。结果表明，通过超声所制备的样品颗粒更小，粒径更均匀，平均粒径为137.65 nm，并且形貌为类球型，且晶型较原料未发生改变。差示扫描量热分析（DSC）表明纳米LLM-105的热分解温度较原料降低。说明超声辅助的引入，不仅可以提高制备纳米LLM-105的效率，还会使其粒径显著减小。

摘要:针对常规叠氮化铅（Pb（N₃）₂，LA，Lead Azide）制备工艺存在自爆风险等问题，采用旋T型微流控芯片提供的微通道作为微反应器，借助其分子间扩散距离短、比表面积大、连续流动等特点，在微通道反应器内制备了微纳米尺度的LA起爆药，并使用聚焦型液滴微流控芯片对制备的LA起爆药进行了球形化改性处理。研究了反应物流速、有机溶剂、晶型控制剂等因素对产物的影响，并采用SEM、XRD、DSC等手段对产物进行了表征，对比了微流LA、微球LA与常规粉末LA的感度及爆炸性能。结果表明，通过控制微流控反应参数，可有效控制LA起爆药产物粒径，且制备的LA起爆药均为α型晶体；LA起爆药经球形化改性后，显著提高了其撞击感度H₅₀（25.5 cm到12.1 cm）、降低了静电火花感度E₅₀（1.98 kV到2.97 kV）和火焰感度L₅₀（26.3 cm到16.1 cm），同时提高了爆压（升高63.6%）。基于微流控技术的LA起爆药制备和改性是一种安全高效方法，为敏感起爆药的可控制备和调控提供了新思路。

摘要:为了探索一种连续安全可控的乳化炸药微流控合成策略，采用微机电系统（MEMS）制造工艺，设计制备了10，20，30，40 μm四种孔径的硅基微孔阵列芯片并构建了乳化炸药微流控反应装置。研究发现，影响乳胶基质分散相液滴粒径的主要因素是微孔孔径和连续相流速，探究了孔径尺寸、油水两相流速对乳化液滴粒径分布和放热性能的影响规律。结果表明，当微孔孔径为30 μm、连续相流速为0.5 mL·min^-1时，基质中分散液滴的粒径分布最窄，D₅₀=8.169 μm。微孔阵列芯片能够批量生成均一度较高的液滴，为乳化炸药制备过程中的乳化阶段提供了新的选择。

摘要:以间苯三酚和1，3-二氟苯为原料，经硝化、成环等三步反应得到化合物1²，1⁴，1⁶，3⁴，3⁶，5²，5⁴，5⁶，7⁴，7⁶-十硝基-2，4，6，8-四氧桥-1，3，5，7（1，3）-杯［4］芳烃-1⁵，5⁵-二醇（ZXC-51）。化合物ZXC-51与有机碱反应得到系列杯芳烃类含能盐。通过X射线单晶衍射分别获得化合物ZXC-51和4个盐的单晶结构；采用核磁以及元素分析对这些化合物的结构进行了表征；采用差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TG）研究了这些化合物的热稳定性；对ZXC-51的爆轰与安全性能进行了研究，结果表明，ZXC-51的爆速为8193 m·s^-1、爆压为31.18 GPa、撞击感度为36 J、摩擦感度大于360 N。

摘要:为改善2，6-二甲基-4-羟基苯基五唑的产率和纯度问题，实验探讨了以2，6-二甲基苯酚为原料，经亚硝化、还原、成盐三步反应制备芳基五唑的母体原料2，6-二甲基-4-氨基苯酚盐酸盐（DMAPH）晶体的方法。采用红外光谱（IR）、X-射线单晶衍射（SCXRD）、扫描电镜（SEM）、X-射线粉末衍射（PXRD）、差示扫描量热分析（DSC）和理论计算对其化学结构、晶体结构、晶体形貌和稳定性能进行表征。结果表明：以亚硝酸钠和冰乙酸作为亚硝化试剂，亚硝化产率可达90%以上。通过改变析晶溶剂，可获得片状、针状、块状和板状形貌的盐酸盐晶体，而温度只会影响析出晶体的粒径大小。甲醇溶剂析出的DMAPH晶体主要占比晶面是（400）晶面，其他溶剂析出的主要占比晶面为（214）晶面。DMAPH的分解峰温在220~240 ℃，具有良好的热稳定性，相比无定型的DMAPH粉末，晶体对空气的稳定性较好，比较适合长期储存。

摘要:六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）和纳米Al粉可以提升推进剂或炸药配方的能量，但是纯CL-20或其与一定量Al粉的复合物均具有较高的感度，因此获得低感度的CL-20与Al粉均匀复合物有着重要的意义。以全氟羧酸修饰的纳米Al粉为表面活性剂，CL-20和TNT的乙酸乙酯溶液为油相制备Pickering乳液，研究了纳米Al粉用量和静置时间对乳液稳定性的影响规律，成功制备出球扁形核壳CL-20/TNT共晶@Al复合物，对其形貌、晶型、热分解和安全等性能进行了表征。结果表明，Al粉含量为1%、10%和20%时可以获得稳定的乳液；静置时间少于100 min时，可以获得稳定的乳液；X射线粉末衍射（XRD）结果表明，两种炸药形成了CL-20/TNT共晶；扫描电镜（SEM）结果显示，所形成的球扁形共晶尺寸约为20~40 μm，纳米Al粉均匀包覆在共晶表面；复合物的特性落高H₅₀为35 cm，摩擦感度爆炸概率为30%，安全性能高于纯CL-20。采用的制备方法中未添加非含能组份，理论上没有降低CL-20/TNT共晶@Al复合物的能量，有望为含CL-20、Al的高能推进剂和炸药的设计和制备提供新思路。

摘要:为了研究3，4-二硝基吡唑（DNP）的热分解特性及机理，基于ReaxFF力场采用反应分子动力学方法对DNP热分解过程中的主要中间产物、最终产物和化学反应进行了模拟。采用绝热加速量热仪（ARC）对DNP进行热分解测试，收集分解产生的最终气体产物，采用质谱（MS）技术对收集到的气体产物进行鉴定。模拟结果表明，C₃HO₄N₄、C₃HO₃N₄、C₃HO₂N₃、C₃HNO₂、NO₂是DNP热分解过程中的主要中间产物，H₂O、CO₂、N₂是主要的最终产物。实验检测到的主要气体产物为H₂O、CO₂、N₂，还检测到部分H₂、O₂和NH₃。根据模拟结果可知C₃HO₃N₄为最早生成的中间产物，H₂O为最早生成的最终产物。C₃HO₃N₄和N₂分别为中间产物和最终产物，其含量最大。通过分子动力学模拟得到了DNP热分解过程中的主要化学反应。根据得到产物的生成时间、丰度和主要化学反应，推测出了DNP的热分解机理。

摘要:为了深入研究主装药的装填密度对点火药燃气在药床内传播特性的影响，搭建了某大口径密实装药床点传火系统试验平台，试验拍摄记录了火焰序列图及部分测压点压力变化情况；采用多孔介质模型模拟药室内的颗粒药床，建立了与试验装置对应的点传火系统模型，对点火药燃气在颗粒药床中的流动过程进行数值模拟，将模拟计算结果与试验结果进行对比，验证模型的可靠性，再计算不同装填密度下燃气在药床内温度场和压力场的传播特性。结果表明，计算所得与试验拍摄的火焰传播序列过程及试验测得的压力曲线均吻合较好，验证了模型的可靠性；在任意孔隙率条件下，0~10 ms时，火焰阵面轴向位移的发展较快，轴向速度由25~30 m·s^-1减小到10 m·s^-1，而10~40 ms轴向速度逐渐减小到2~3 m·s^-1；同样，在任意孔隙率条件下，火焰阵面径向位移的发展集中在2.2~3.0 ms时段内，且3.0 ms时径向速度都将减小到20~22 m·s^-1，但较大的孔隙率初始时刻的径向速度较大；当孔隙率由0.3增大至0.5时，药室内不同位置处的压力差由0.24 MPa减小到0.20 MPa，压力差减小了16.7%，点火的均匀性和瞬时性提高。随着孔隙率增大，点火传播过程中药室内火焰阵面的轴向和径向阻力减小，火焰阵面沿轴向的扩展位移越大，轴向和径向上的火焰传播初速度也越大，但末速度趋于一致；药室内的压力越小，药室内的压力差也减小。

摘要:炸药的综合性能不仅取决于其化学组成，更大程度上取决于其晶体颗粒形态，有时其结构形态还成为关键作用因素。微流控技术因其较高的传质传热效率、精准的参数控制和本质安全性在炸药结构形态调控方面具备很大的优势，成为新的研究关注点。本文就液滴流和连续流在起爆药和猛炸药的粒径、粒径分布、晶体形貌和聚集结构方面的研究状况进行分析与总结，分析得出液滴流所具有的稳定反应环境和弹性滞留时间适合于起爆药的结构形态调控，其具备的良好尺寸均一性和单分散性适合于球形化猛炸药微粒的制备，而连续流的高混合效率则与猛炸药的结晶性质更加契合。结合目前相关研究在后处理方式、理论适用性、微流体操纵手段以及智能化程度方面的不足提出了相应的建议，为微流控技术在炸药领域的进一步发展提供了思路和参考。