摘要:

摘要:为建立适用于含能材料的精密燃烧热测量系统和方法，基于示差热流量热原理，使用由960对热电偶组成的三维热电堆作为核心测量元件，使用苯甲酸标准物质对装置进行标定，研制出一种基于三维热电传感技术的微小药量含能材料燃烧热测定方法和装置，并利用该燃烧热测定装置对环四亚甲基四硝胺、六硝基六氮杂异伍兹烷、环三亚甲基三硝胺、3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱、二氨基二硝基乙烯和硝基胍6种典型含能材料的燃烧热进行了测定。实验结果表明，仪器量热系数为（64.804±0.071） μV·mW^-1，标定的相对不确定度为0.109%；6种含能材料在298.15 K时的固相标准摩尔燃烧热（Δ_cU）依次为-（2749.1±4.5），-（3593.6±6.0）， -（2115.2±3.4），-（3040.8±4.8），-（1211.4±2.3） kJ·mol^-1和-（898.4±2.0） kJ·mol^-1，测定结果与文献报道值能够较好吻合，表明所研制的微小药量燃烧测定装置能够广泛应用于含C、H、O、N物质，尤其是珍稀样品及易爆炸物质燃烧热的测定。

摘要:为了解决Al粉点火困难、燃烧团聚的问题，进行了铝粉合金化与氧化剂包覆改性研究。利用声共振混合技术制备了AP@Al/Ni复合燃料，采用氧弹量热仪测试不同高氯酸铵（AP）含量下复合燃料的反应热；采用扫描电镜分析了优选复合燃料的形貌特征；通过同步热分析仪对比研究了AP、Al/AP混合物、Ni/AP混合物及AP@Al/Ni复合燃料热反应特性；并采用非等温动力学法评估了Al、Ni及Al/Ni复合物催化作用下AP分解特性。结果表明，当AP质量含量为38.90%时配方最优，AP@Al/Ni复合燃料的反应热达到最大值。与Al、Ni相比，Al/Ni复合物对AP分解影响最显著，使AP的高温分解峰温降低了76.9 ℃，分解热增加了84.8%；由弗里曼（Friedman）法获得AP@Al/Ni复合燃料中AP的热分解表观活化能为103.9 kJ·mol^-1，且该过程服从三维（A3）成核与核生长物理模型。

摘要:含能材料晶体的粒度和形貌对其性能影响较大，为了研究1，1-二氨基-2，2-二硝基乙烯（FOX-7）炸药晶体形貌、粒度与其热分解性能的关系，采用溶剂-非溶剂法制备得到了不同形貌、粒度的FOX-7炸药颗粒。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和撞击感度测试仪分别对FOX-7炸药的晶体形貌、粒度、晶型、热分解性能和安全性能进行了表征和测试。结果表明，通过改变降温速率、搅拌速率等工艺条件，可以得到海胆形、球形、花状和块状等不同形貌的FOX-7炸药颗粒，所制备的FOX-7炸药晶型与原料一致，均为α型；粒度和形貌对FOX-7分子内氢键的断裂和共轭体系的破坏影响较大，球形形貌有利于提高FOX-7的热分解温度；同一形貌的FOX-7样品，粒径越大，热稳定性越好。在粒径为几十微米的FOX-7样品中，球形形貌的FOX-7样品安全性能最好。

摘要:为了促进光敏炸药乙炔银-硝酸银配合物（Ag₂C₂·AgNO₃）的稳定生产和应用，采用X射线粉末衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电镜、差示扫描量热仪和热重-质谱-红外三联用技术等对其结构形貌和热分解特性进行了研究。结果表明，制备的Ag₂C₂·AgNO₃呈纳米球状，粒径在400~500 nm之间；Ag₂C₂·AgNO₃只有1个放热分解过程，10.0 ℃·min^-1升温速率下分解峰温为234.9 ℃，分解过程失重率为8.72%，放热量高达1449 J·g^-1，分解过程的表观活化能和指前因子分别为108.9 kJ·mol^-1和10^8.94 s^-1；Ag₂C₂·AgNO₃的气相分解产物为NO、NO₂和CO₂。

摘要:为详细探究高氯酸铵基分子钙钛矿型含能材料（H₂dabco）（NH₄）（ClO₄）₃（DAP-4），/5，5"-联四唑-1，1"-二氧二羟铵（TKX-50）混合物的热分解特性（其中H₂dabco²⁺为1，4-二氮杂双环［2.2.2］辛烷-1，4-二鎓离子），采用差示扫描量热法-热重/质谱/傅里叶红外光谱联用技术对比分析了DAP-4、DAP-4/TKX-50混合物的热分解特性和气体产物，利用固体原位红外技术对DAP-4、DAP-4/TKX-50混合物凝聚相特征基团随温度的变化进行了研究，最后推测出了DAP-4/TKX-50混合物热分解机理。结果表明，DAP-4与TKX-50混合后，DAP-4对TKX-50的热分解影响较小，TKX-50热分解产生的热量使DAP-4可逆相变吸热峰消失，但几乎不影响其高温下的热分解；DAP-4/TKX-50混合物热质量损失分为2个阶段，第一阶段质量损失为43.4%，第二阶段质量损失为52.4%，分解残渣剩余4.2%；DAP-4热分解产生的气体产物主要有NH₃、H₂O、HNCO、HCN、CO、HCl和CO₂，DAP-4/TKX-50混合物热分解产生的气体产物主要有H₂O、NO、N₂O、HCl、NH₃、N₂、HNCO、HCN、CO和CO₂。DAP-4/TKX-50混合物的热分解机理为：TKX-50分子内发生氢离子可逆转移，生成羟胺和1，1′-二羟基-5，5′联四唑（BTO）；羟胺在高温下再继续分解为小分子气体，BTO分解产生的碎片部分聚合成偶联产物；最后，DAP-4离子键断裂，笼状骨架瞬间坍塌，强还原性和强氧化性气体组分在高温下发生剧烈氧化还原反应，并释放大量热。

摘要:（C₆H₁₄N₂）［Na（ClO₄）₃］是新型含能钙钛矿化合物的典型代表，需明确其热分解行为、热分解机制及感度特性，以推动其在配方中的应用。以差示扫描量热-热重分析方法实现了分解放热量、分解温度等参数的获取；以动力学模拟计算解析了相关分解机理；以同步热分析-红外-质谱联用技术结合原位红外技术探索了（C₆H₁₄N₂）［Na（ClO₄）₃］的分解产物及分解历程；以国军标法获得了热感度、摩擦感度与撞击感度参数。结果表明：在10 ℃·min^-1的升温速率下，（C₆H₁₄N₂）［Na（ClO₄）₃］分解放热量为4227 J·g^-1，分解温度则达到345 ℃，高于黑索今（RDX）、奥克托今（HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）等多数现役含能材料，显示了优异的热稳定性；分解产物研究表明其立方笼状骨架有效稳定了内部结合的有机物分子，使其热稳定性较高。此外，（C₆H₁₄N₂）［Na（ClO₄）₃］在100 ℃下加热48 h的放气量约0.04 mL·g^-1，撞击感度与机械感度分别为32%和80%，优于RDX和HMX。

摘要:为了研究氘化对三过氧化三丙酮（TATP）化学键振动性质以及热分解行为的影响，分别以丙酮和丙酮-d₆为原料，过氧化氢为氧化剂，硫酸为催化剂，制备了TATP和氘代三过氧化三丙酮（TATP-d₁₈）。采用核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热法对TATP和TATP-d₁₈进行表征，使用Kissinger法、Ozawa法和Friedman法计算得到了TATP和TATP-d₁₈的非等温反应动力学参数。结果表明，TATP-d₁₈分子中各化学键的振动频率相比于TATP表现出不同程度的红移现象，C—H（D）键伸缩振动频率之比（ν_C—H/ν_C—D）约为1.36；由Kissinger法、Ozawa法和Friedman法所得TATP-d₁₈的表观活化能（E_K=80.54 kJ·mol^-1，E_O=83.56 kJ·mol^-1，E_F=72.27 kJ·mol^-1）均高于这3种方法计算得到的TATP的表观活化能（E_K=67.91 kJ·mol^-1，E_O=71.01 kJ·mol^-1，E_F=63.79 kJ·mol^-1），这表明TATP-d₁₈具有更高的热稳定性；计算所得的TATP与TATP-d₁₈的热爆炸临界温度分别为402.37 K和423.46 K，这也证实了TATP-d₁₈具有更高的热稳定性；计算得到了TATP和TATP-d₁₈的非等温分解过程热力学参数，证明了TATP和TATP-d₁₈不会自发发生热爆炸。

摘要:3，3′-二硝基-4，4′-偶氮呋咱（DAAzF）是3，3′-二氨基-4，4′-氧化偶氮呋咱（DAAF）合成过程的主要杂质之一。目前尚不清楚DAAzF作为杂质对DAAF热性能的影响。为此，本研究使用了基于共溶解-共析出策略的杂质掺杂方法，将0.5%~10% DAAzF均匀掺杂于DAAF中，得到DAAF@DAAzF炸药，并采用同步热分析技术研究了DAAzF对DAAF@DAAzF炸药热性能的影响。结果表明，DAAzF明显降低了DAAF的熔点，10% DAAzF会导致DAAF的熔点从246.4 ℃下降至239.3 ℃。当存在5%的DAAzF时，DAAzF还会与DAAF形成低共熔物。DAAzF的存在会降低DAAF@DAAzF炸药初始热分解过程的活化能和指前因子。总之，DAAzF作为杂质会加速DAAF@DAAzF炸药的热分解，降低其热稳定性。

摘要:为了防止铁酸钴（CoFe₂O₄）纳米颗粒团聚，提高其对奥克托今（HMX）和哈托（TKX-50）的催化分解性能，采用类石墨氮化碳（g-C₃N₄）作为CoFe₂O₄纳米颗粒的分散剂载体，通过溶剂热法原位生长制备了CoFe₂O₄/g-C₃N₄二元纳米复合材料，并利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪以及差示扫描量热仪等研究了其组成、结构形貌及催化分解性能。结果表明，CoFe₂O₄/g-C₃N₄复合材料形貌均匀密实，使HMX和TKX-50的热分解峰温分别降低了7.0 ℃和41.3 ℃，表观活化能分别降低了341.1 kJ·mol^-1和21.0 kJ·mol^-1，同时增大了其放热量。残渣分析结果发现HMX几乎完全被催化分解，而TKX-50催化分解不彻底，其残渣和CoFe₂O₄/g-C₃N₄形成了微米级块状混合物。

摘要:开发新型燃烧催化剂对提高推进剂燃烧性能至关重要。成功合成了2种席夫碱金属有机配合物Mg（Salen）和Pb（Salen），并采用X射线粉末衍射、红外光谱以及扫描电镜对其形貌与结构进行了表征。通过探索其热分解行为以及分解反应动力学函数模型考察了其对HMX热分解行为的影响与分解机理。结果表明，Mg（Salen）和Pb（Salen）的加入显著促进了HMX的热分解行为，但未改变其分解机理。相比于HMX，HMX/Mg（Salen）和HMX/Pb（Salen） 的分解峰温分别降低了3.0 ℃和34.0 ℃，表观活化能分别降低了7.7 kJ·mol^-1和34.4 kJ·mol^-1。通过建立分解反应动力学函数模型，初步揭示了Mg（Salen）和Pb（Salen）对HMX的催化分解机理。

摘要:为获得3，3-双（叠氮甲基）氧杂环丁烷-四氢呋喃共聚醚（PBT）-甲苯二异氰酸酯（TDI）黏结剂体系固化反应行为规律，采用微热量热法研究了固化温度、固化比以及增塑剂对PBT-TDI体系固化反应的影响，并对PBT-TDI体系的固化反应动力学和热力学进行了研究与分析。实验结果表明：（1）固化反应温度越高、固化剂TDI含量越多，PBT-TDI体系固化反应速度越快；（2）增加增塑剂2，2-二硝基丙醇缩甲醛与2，2-二硝基丙醇缩乙醛混合物（A3）以及癸二酸二辛酯（DOS）用量会降低PBT-TDI体系的固化反应速度；（3）PBT-TDI体系的固化反应符合n级反应动力学模型，其表观活化能E_a为12.81 kJ·mol^-1，指前因子A为1.48×10^-2 s^-1。

摘要:高通量含能分子设计需要兼顾准确性与效率的性能预测方法。结合原子化方案，对常见的3种不同水平的理论方法（半经验PM6方法、密度泛函理论方法B3LYP/6-31G（d，p）和高精度的完全基组CBS-4M方法）用于高通量含能分子设计筛选的生成焓（HOF）计算适宜性进行了评估。计算并比较了20种含能分子的固相HOF，发现不同理论水平预测结果存在较大差异；而基于10种常见含能分子的不同水平下的HOF，实验密度和Kamlet-Jacobs（K-J）、Becker-Kistiakowsky-Wilson（BKW）与Virial-Wu （VLW）3种模型预测的爆轰性能差别不大。其中B3LYP方法具有最佳适宜性，具有较高的计算效率且爆轰性能预测结果同CBS方法接近，如基于BKW模型计算的爆速和爆压的平均相对偏差仅为0.4%和1.2%。而低精度的PM6方法和高耗时的CBS方法难以满足兼顾高通量含能分子设计筛选中的精度和效率的要求。这表明，在高通量的含能分子设计筛选中，可考虑中等精度的方法进行快速的HOF预测。

摘要:高聚物黏结炸药（Polymer Bonded Explosive， PBX）是由占极大体积分数的单质炸药颗粒与少量高聚物黏结剂组成的多相复合材料，其中颗粒与黏结剂的界面脱粘以及细观结构是影响材料力学性能的重要因素。可以通过将随机模拟方法与Voronoi方法相结合，建立细观尺度下PBX材料的代表性体积元进行分析。但当颗粒为多级配时，该方案生成的模型大颗粒周围的颗粒呈条状散射形状，因此本研究在Voronoi方法的基础上改进了PBX细观结构的建模方法。首先根据PBX-9501颗粒与黏结剂的细观界面特性，采用三阶段黏结界面本构关系，对PBX-9501材料在静态拉伸下颗粒与黏结剂界面的损伤演化进行数值模拟，获得的PBX-9501宏观力学性能与实验数据比较吻合，其次对使用有限元隐式静力分析时的收敛性与代表体积元尺寸之间的关系进行讨论，结果表明代表体积元尺寸越大则模拟界面脱粘的收敛性越差。

摘要:为了深入探究模块装药的点传火特性，设计了一种金属模块药筒进行了点传火试验并对试验过程进行了仿真分析，建立了试验条件下的内弹道气固二维两相流模型，采用CE/SE方法对其进行了编程求解，获得了膛内流场参数的变化特性，数值结果与实验结果吻合较好。数值结果揭示了点传火过程中传火管及主装药区压力分布的变化过程、气相的流动规律及其径向传播效应对模块主装药区发射药燃烧的影响；药筒尾部膜片的破裂会导致燃烧室内自由空间区域形成激波现象，对这一激波形成的原因进行了探讨，并对假设工况下的传火孔破孔的燃气射流过程进行了仿真，研究了破孔条件下主装药区的气相流动及升压规律。综合结果表明模块装药条件下传火管燃气的径向效应在整个点传火过程中较为明显，并且装药结构的特殊性易引发激波现象的产生。

摘要:纳米碳具有比表面积大、安全钝感、燃烧产物绿色无污染、与反应物接触面积大及易改性等优点，在调节高能炸药、推进剂、铝热剂等含能材料性能方面具有一定优势。本文总结了纳米碳对含能材料的分解特性、感度、力学性能、燃烧性能的影响、以及其用于含能材料检测、吸附、降解方面的应用进展。分析了典型纳米碳，如纳米金刚石、富勒烯、纳米碳纤维、碳纳米管和石墨烯在含能材料改性中的作用机理，并指出纳米碳在含能材料应用中存在的问题，提出未来的发展方向：（1）优化纳米碳制备工艺，解决纳米碳成本高、易团聚和批次差异较大等问题；（2）扩大纳米碳应用范围，探究洋葱碳等新型纳米碳结构以及改性纳米碳对含能材料性能的影响；（3）根据特定环境与纳米碳调节机理，优化纳米碳在含能材料性能提升中的应用条件。