CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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CL-20的性能及应用

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    • CL-20基含能薄膜的微双喷直写成型与性能

      2020, 28(11):1048-1053. DOI: 10.11943/CJEM2020041

      摘要 (775) HTML (454) PDF 2.69 M (3129) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得可在微米尺度下可靠传爆的含能薄膜,以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药,以乙基纤维素(EC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为复合黏结体系,选用适量的低沸点溶剂,设计了两种适用于微喷直写工艺的油墨配方,并且采用双喷头微喷直写装置对两种油墨材料进行了直写成型。采用扫描电子显微镜、MZ-220SD电子密度计、X射线衍射仪等对成型样品进行了表征,获得了含能薄膜的撞击感度、热分解性能和传爆临界厚度。结果表明:CL-20基含能薄膜表面光滑,内部存在多个微小孔隙, CL-20颗粒较小,晶型为ε型,含能薄膜的成型密度为1.547 g·cm-3,达到最大理论密度的79.2%。CL-20基含能薄膜的热分解表观活化能为241.21 kJ·mol-1,撞击感度特性落高为65.7 cm,临界传爆尺寸为1.0 mm×0.045 mm。

    • CL-20/1,4-DNI共晶形成的热力学

      2020, 28(9):819-825. DOI: 10.11943/CJEM2020057

      摘要 (913) HTML (615) PDF 1.58 M (5079) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得共晶形成的热力学判据,为结晶溶剂和过程参数的筛选和优化提供理论指导,开展了六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)/1,4-二硝基咪唑(1,4-DNI)共晶形成的热力学研究。分别以丙酮、乙酸乙酯和甲醇为结晶溶剂,采用高效液相色谱(HPLC)测定了CL-20和1,4-DNI在纯溶剂的溶解度,以及CL-20在不同浓度(0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.16,0.20,0.24 g·mL-1)1,4-DNI溶液中的溶解度,绘制得到CL-20/1,4-DNI/溶剂三元相图;基于溶液化学中的平衡理论,通过对溶解度数据的拟合,计算得到共晶的溶度积Ksp、络合常数K11及反应自由能ΔG0等热力学参数。结果表明,共晶组分在溶剂中的溶解度越大且组分间溶解度差异越小,其三元相图中的共晶区域越大、形状越对称。三种溶剂中共晶区域由大到小的顺序为:丙酮>乙酸乙酯>甲醇,且在丙酮和乙酸乙酯中共晶区域形状更对称;热力学参数的计算结果显示,在三种溶剂中,丙酮最有利于CL-20/1,4-DNI共晶的形成,其次是乙酸乙酯;不同温度下丙酮溶剂中的三元相图和热力学参数表明,降低结晶温度有利于CL-20/1,4-DNI共晶的析出。

    • 晶胞内嵌H2O2分子的CL-20基主客体炸药的温和制备(英)

      2020, 28(2):127-136. DOI: 10.11943/CJEM2019064

      摘要 (1294) HTML (641) PDF 0.00 Byte (4388) 评论 (0) 收藏

      摘要:六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是目前能量最高的单质炸药,为了进一步提高其爆轰性能,以过氧化脲作为H2O2的原料,在低温低压干燥的环境下,采用溶剂挥发法构筑了CL-20/H2O2主客体含能炸药。利用粉末X-射线衍射(PXRD)和拉曼光谱对其结构进表征。结果表明,制备的CL-20/H2O2主客体炸药是正交晶系的晶体,空间群为Pbca,具有长程有序堆积的结构。经同步热分析仪(TG-DSC)测试得到主体CL-20分子与客体H2O2分子之间的摩尔比为2:1。利用原位高温XRD研究了CL-20/H2O2的热晶变行为,结果表明,随着温度的升高,CL-20/H2O2逐渐转变为γ-CL-20,并且相转变效率高于ε-CL-20。通过对CL-20/H2O2生长过程的追踪,观察到在溶液结晶过程中,CL-20/CH3CN亚稳相为重要的中间体,并经过一个固相转晶过程最终形成CL-20/H2O2主客体炸药晶体。

    • CL-20/1,4-DNI共晶及共晶组分的声子谱和热力学性质的第一性原理研究

      2020, 28(12):1147-1155. DOI: 10.11943/CJEM2020079

      摘要 (646) HTML (374) PDF 2.04 M (6552) 评论 (0) 收藏

      摘要:声子谱在研究固体热力学性质和化学分解反应微观过程中起着重要作用,对声子谱的研究有助于揭示含能材料的初始热解机理以及爆轰性能和感度的微观物理机制。采用色散校正的密度泛函理论方法,计算了六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)/1,4-二硝基咪唑(1,4-DNI)共晶及共晶组分的声子谱和热力学性质,通过分析声子态密度确定了声子模式存储和传递能量的方式,提出了热能流动方向,预测了引发键及撞击感度顺序。结果表明,ε-CL-20和CL-20/1,4-DNI共晶由声子态密度预测的引发键均为CL-20分子上的N─NO2键,而1,4-DNI晶体的初始热分解涉及咪唑环的开环反应。通过对比CL-20和1,4-DNI分子分别在共晶和共晶组分中的声子态密度,发现共晶中二者的热稳定性均得到改善,从而导致共晶的热稳定性优于共晶组分。根据“入口模”声子数和特征振动频率Δωd预测的撞击感度顺序均为:ε-CL-20>CL-20/1,4-DNI>1,4-DNI,与实验测定结果相一致。由声子谱计算的共晶及共晶组分的热力学参数,在相同温度下,其顺序为CL-20/1,4-DNI>ε-CL-20>1,4-DNI。低频声子对恒容热容(CV)的贡献最大,由能量转移引起的化学键断裂可能经历了多声子向上泵浦过程。

    • 超细CL-20/HMX共晶的制备、表征及其与推进剂组分的相容性

      2020, 28(2):137-144. DOI: 10.11943/CJEM2019127

      摘要 (1313) HTML (502) PDF 0.00 Byte (4535) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过加入微量溶剂,采用超高效混合技术,在70 g的加速度条件下反应30 min制备得到摩尔比为2∶1的超细六硝基六氮杂异伍兹烷与奥克托今(CL-20/HMX)共晶,通过X射线粉末衍射、差示扫描量热法鉴定了CL-20/HMX共晶的形成,并对其形貌、粒度、感度等进行了表征测试。结果表明:制备的超细CL-20/HMX共晶纯度为92.6%,共晶炸药呈规则块状、表面光滑、粒径小于1 μm、粒度分布均匀,其X射线衍射图在11.558°,13.264°,18.601°,24.474°,33.785°,36.269°处出现新的较强的衍射峰。超细CL-20/HMX共晶放热分解过程中只有一个放热分解峰,其放热峰温为248.3 ℃,其分解放热量(2192.1 J·g-1),显著高于相同摩尔比的物理混合物(1327.3 J·g-1)。按照GJB772A-1997《炸药试验方法》测得的摩擦感度比原料CL-20降低了16%,特性落高比原料CL-20提高28.6 cm,比原料HMX提高11.5 cm,形成共晶后安全性能更高。采用DSC法研究了超细CL-20/HMX共晶与推进剂常用组分均聚叠氮缩水甘油醚(HGAP)、硝化甘油/1,2,4-丁三醇三硝酸酯混合物(NG/BTTN)、缩二脲三异氰酸酯(N-100)、高氯酸铵(AP)、铝粉(Al)的相容性,发现超细CL-20/HMX共晶与NG/BTTN、AP、Al的相容性较好,与HGAP、N-100不相容。

    • 喷雾干燥法制备亚微米鞣酸铁/硝胺炸药复合微球及其催化性能

      2020, 28(2):145-150. DOI: 10.11943/CJEM2019129

      摘要 (1051) HTML (845) PDF 0.00 Byte (3224) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究鞣酸铁催化剂对固体推进剂中常见组分热分解性能的影响,采用超声喷雾干燥法制得三种亚微米复合微球(鞣酸铁(Ta-Fe)/六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、鞣酸铁/黑索今(RDX)、鞣酸铁/奥克托今(HMX))。利用扫描电镜(SEM)和粒度分析等方法分别对复合微球的形貌、粒度和组分进行表征。采用差示扫描量热法(DSC)研究复合微球中鞣酸铁对CL-20、RDX、HMX热分解的催化过程及动力学参数的影响。结果表明,鞣酸铁分布均匀,样品均呈球状颗粒,且流散性好,粒度为500~1000 nm;鞣酸铁能有效促进CL-20、RDX、HMX的热分解,使得CL-20、RDX、HMX的热分解峰温分别提前了17.2,8.2,11.5 ℃,其中鞣酸铁对CL-20的热分解催化效果最佳,Ta-Fe/CL-20复合微球的活化能与原料CL-20相比降低了9.6 kJ·mol-1

    • TATB/CL-20复合装药结构的3D打印成型技术

      2019, 27(11):931-935. DOI: 10.11943/CJEM2019042

      摘要 (1609) HTML (962) PDF 0.00 Byte (3857) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高装药的能量和安全性,设计了3种新型复合装药结构,分别为轴向多层结构、径向多层结构和轴向/径向复合结构。采用具有高能量密度的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和高安全性的三氨基三硝基苯(TATB),以缩水叠氮甘油聚醚( GAP)和多异氰酸酯(N-100) 为黏结剂体系构成CL-20/GAP/N-100和TATB/GAP/N-100两种炸药体系配方,并通过3D打印技术将TATB和CL-20两种炸药体系构筑成3种不同的新型复合装药结构。研究了含能体系的黏结剂含量和3D打印工艺参数(打印速率以及打印针头口径)对装药微观结构的影响,确定了合适的打印成型工艺,当黏结剂含量为20%时,采用3 mm·s-1的打印速度和口径为0.25 mm的针头进行打印能得到结构稳定的装药。采用GJB772A-1997方法601.2测试了3种复合装药结构的撞击感度,结果表明,轴向/径向复合多层装药结构(CL-20质量占比90%)的特性落高达到72.00 cm,比同质量的CL-20装药提高了3.14倍。

    • CL-20/FOX-7基PBX的制备及其性能表征

      2019, 27(7):587-593. DOI: 10.11943/CJEM2018242

      摘要 (1427) HTML (2663) PDF 0.00 Byte (5039) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性能,并保持其较高能量,以聚氨酯高聚物Estane为包覆剂,1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)为含能降感成分,利用水悬浮包覆法制备了三种不同配比的CL-20/FOX-7基高聚物粘结炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、撞击感度测试仪以及摩擦感度测试仪对样品的形貌结构、晶型、热分解特性以及样品的机械感度进行测试分析,用电测法对三种配比高聚物粘结炸药(PBX)爆速进行测试。结果表明,CL-20/FOX-7基炸药颗粒包覆效果较好,且CL-20和FOX-7均未发生转晶。三种CL-20/FOX-7基PBX表观活化能比细化CL-20分别提高了17.12,32.87 kJ·mol-1和40.24 kJ·mol-1;活化焓(ΔH)较CL-20也明显提高;特性落高由细化CL-20的27.5 cm分别提高到58.3,56.5,54.2 cm。三种配比CL-20/FOX-7基PBX实测爆速分别为8474,8503,8577 m·s-1,与PBXN-5相当,但特性落高较PBXN-5提升了48.5%以上,炸药安全性能明显提升。

    • 拉曼光谱分析六硝基六氮杂异戊兹烷的晶型纯度

      2019, 27(3):236-241. DOI: 10.11943/CJEM2018150

      摘要 (1282) HTML (746) PDF 0.00 Byte (3469) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了建立一种简单、高效、重复性好的测定ε-六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)中γ晶型杂质含量的方法,确定了用拉曼光谱定量表征γ-CL-20/ε-CL-20混合样品的特征参数,然后以两种晶型的特征峰峰面积之比A232/A528对γ-CL-20含量作图,分别得到了2%~9%和10%~90%两组浓度范围内的标准曲线,并与采用峰面积法得到的定量结果作了比较。结果表明,当γ-CL-20的含量为2%~9%时,三组平行实验的A232/A528值的相对误差不大于2.2%,拟合方程为y=0.0062e0.2512x,相关系数为0.9806。当γ-CL-20的含量为10%~90%时,A232/A528的相对误差不超过2.9%,拟合方程为y=0.0822e0.0596x,相关系数为0.9816。A232/A528的数据再现性和拟合相关性远优于峰面积法。

    • Viton/PVA粘结剂乳液的设计及其在炸药油墨中的应用

      2019, 27(1):60-67. DOI: 10.11943/CJEM2018154

      摘要 (1799) HTML (2030) PDF 0.00 Byte (3280) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提高悬浮型炸药油墨的成型效果,以26型氟橡胶(Viton)的乙酸乙酯溶液为油相,聚乙烯醇(PVA)的水溶液为水相,吐温-80(Tween-80)和十二烷基硫酸钠(SDS)为复合乳化剂,设计了一种“O/W”(水包油)型粘结剂乳液。采用SPSS数据分析软件设计了L25(56)正交实验,对乳液制备中各组分的含量和配制工艺进行了优化,并对分析优化后的结果进行了实验验证,以乳液的静置稳定性为指标评价了乳液的稳定性。采用光学显微镜测试了乳液的微观结构。利用乳液作为粘结剂体系,六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药配制悬浮型炸药油墨,对炸药油墨进行了直写图案和晶型分析。结果表明,Tween-80/SDS质量比为1∶2、乳化剂(占乳液总质量)的质量分数为2%、水相、油相的浓度比2∶1,搅拌时间为30 min、乳化温度为20 ℃、搅拌速度为350 r·min-1,较有利于维持粘结剂乳液的稳定,通过优化实验条件制备的乳液粘合剂体系可以稳定约360 h。乳液分散相液滴的大小为20~120 μm,分布较均匀,无明显团聚现象。配制的炸药油墨书写流畅、不堵塞直写针头且CL-20基炸药油墨复合物的晶型未改变。

    • 微纳米CL-20颗粒级配对低共熔DNAN/TNT基熔铸炸药性能的影响

      2019, 27(11):915-922. DOI: 10.11943/CJEM2019184

      摘要 (1347) HTML (1033) PDF 0.00 Byte (5354) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得高能高强熔铸炸药,以2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)和三硝基甲苯(TNT)为低共熔载体,六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为高能组分,采用浇铸成型工艺,成功制备了CL-20/DNAN/TNT熔铸炸药。研究了微纳米CL-20颗粒级配以及N-甲基-4-硝基苯胺、三-(2-氯乙基)磷酸酯、邻苯二酚三种功能助剂对CL-20/DNAN/TNT熔铸炸药性能的影响。对制备的CL-20基熔铸炸药分别进行了扫描电子显微镜(SEM)、粘度、密度及均一性、X射线衍射(XRD)、机械感度、力学性能以及爆速等分析测试。结果表明,当原料粗颗粒CL-20和100 nm CL-20的质量比为70:30,添加0.5%三-(2-氯乙基)磷酸酯时,制备的熔铸炸药表面光滑,内部无明显缺陷,密度均一性好,与只含有粗颗粒CL-20的熔铸炸药相比,其撞击感度降低了32.7%,摩擦感度降低了57.1%,抗压强度从7.93 MPa提高到33.74 MPa,抗拉强度从3.48 MPa提高到4.94 MPa,爆速从8188 m·s-1提高到8225 m·s-1

    • 原位红外光谱研究CL-20分子骨架内外基团的温度响应规律

      2019, 27(10):845-852. DOI: 10.11943/CJEM2018232

      摘要 (1272) HTML (923) PDF 0.00 Byte (3125) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入认识ε晶型六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)分子的骨架内、外基团在升温过程中的结构演化规律,采用原位傅里叶变换红外光谱(in-situ FT-IR),结合差示扫描量热(DSC),对ε-CL-20骨架内外基团的温度响应规律进行了定量比较分析。结果表明,ε-CL-20骨架外基团(—NO2、C—H)的红外吸收峰强度随温度升高经历了三个变化阶段:线性下降阶段(Z)、加速降低阶段(Z)和第二次加速降低阶段(Z),可分别对应于CL-20晶体热膨胀、热致相变与热分解过程;分子骨架内C—N伸缩振动同样经历上述三个阶段,但Z、Z区域起始温度均明显高于骨架外基团,表明无论是热致相变还是热分解过程,骨架外基团对温度都更为敏感,而在更高温度下,骨架内基团才会对温度产生响应;骨架内C—C伸缩振动的温度响应特点更为复杂:随着温度的升高,其峰强仅经历一次加速降低阶段,同时C—C伸缩振动出现与ε-γ相变密切相关的新特征峰,表明相变过程使得分子骨架内C—C键的振动模式发生了明显变化,进一步升温后发现新特征峰的面积相对占比在不断增加,说明这种骨架内振动模式的变化直至热分解结束前仍在不断进行。

    • 新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用进展

      2019, 27(4):348-355. DOI: 10.11943/CJEM2018355

      摘要 (1385) HTML (3856) PDF 0.00 Byte (4203) 评论 (0) 收藏

      摘要:丁羟复合固体推进剂是以端羟基聚丁二烯(HTPB)为粘合剂的一类固体推进剂。在其成熟的技术体系上,根据目前存在的燃烧羽焰不清洁和燃烧效率较低的问题,介绍了新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用情况。为了实现燃烧羽焰的清洁性,可以使用六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、多氮化合物等高能化合物替代部分高氯酸铵(AP),而二硝酰胺铵(ADN)、硝仿肼(HNF)有希望完全替代丁羟推进剂中的AP;而为了提升铝(Al)粉的燃烧效率,可以使用三氢化铝(AlH3)、纳米Al和各种复合Al粉。总的来说,在丁羟推进剂中应用新型含能材料应当遵循问题导向,以实现燃烧羽焰清洁性和提高铝粉燃烧效率为目标,充分挖掘无氯类氧化剂和铝基复合材料等新型含能材料的特性价值,从而进一步拓展丁羟推进剂应用范围,为推动固体动力技术在军事和民用领域的全面发展做出贡献。

    • 炸药的多相界面环境行为与归趋研究进展

      2019, 27(7):576-586. DOI: 10.11943/CJEM2019047

      摘要 (1328) HTML (2619) PDF 0.00 Byte (3580) 评论 (0) 收藏

      摘要:以三硝基甲苯(TNT)、环三亚甲基三硝胺(RDX)和环四亚甲基四硝胺(HMX)为代表的含能化合物具有较强的毒性,进入环境后会在土壤-水体-生物体系中发生复杂的再分配和迁移转化,并危害生态系统和人类健康。在总结国内外场地含能化合物污染现状的基础上,综述了土壤中TNT、RDX和HMX三种炸药溶解/沉淀、挥发、吸附/解吸、光解、水解、还原、微生物降解以及被植物吸收和转化等环境行为的研究进展,分析了炸药和土壤的物理化学性质以及场地环境条件对这些复杂环境行为的影响,并简要介绍了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)等新型炸药环境行为的最新研究成果。综合国内外研究现状,建议进一步加强对海洋弹药污染以及含能化合物与重金属复合污染效应的研究,并注重应用单体同位素等最新技术研究炸药的环境行为和归趋。

    • 晶体缺陷对CL-20/NQ共晶炸药性能影响的理论研究

      2018, 26(10):835-842. DOI: 10.11943/CJEM2018076

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      摘要:为了研究晶体缺陷对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/硝基胍(NQ)共晶炸药的稳定性、感度与爆轰性能的影响,建立了“完美”型与含有晶体缺陷(掺杂、空位与位错)的CL-20/NQ共晶炸药模型。采用分子动力学方法,预测了各种模型的性能,得到了不同模型的结合能、引发键键长分布、键连双原子作用能、内聚能密度及爆轰参数并进行了比较。结果表明,与“完美”型晶体相比,缺陷晶体的结合能减小幅度为4.29%~24.33%,表明分子之间的相互作用力减弱,炸药的稳定性降低。缺陷晶体的引发键键长增大幅度为0.78%~6.04%,而键连双原子作用能减小幅度为2.86%~20.03%,内聚能密度减小幅度为2.46%~12.72%,表明炸药的感度升高,安全性变差。由于晶体缺陷的影响,炸药的密度、爆速与爆压减小幅度分别为0.58%~7.57%、0.43%~5.99%、1.19%~ 15.31%,表明能量密度与威力减小。因此,晶体缺陷会对CL-20/NQ共晶炸药的稳定性、感度与能量特性产生不利影响,其中空位缺陷对炸药性能的影响更为显著。

    • 纳米CL-20/AP含能复合粒子的制备及性能表征

      2018, 26(12):1009-1013. DOI: 10.11943/CJEM2018240

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      摘要:为了改善2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性能,采用一步球磨法制备出纳米CL-20/AP含能复合粒子,并通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和撞击感度测试对其性能进行了研究。结果表明,纳米CL-20/AP含能复合粒子球形化效果明显,粒径约为300~500 nm;复合粒子的峰位置发生明显的偏移、新增和消失,推测其物相晶型可能发生变化,由于多晶样品的择优取向,复合粒子的X射线衍射峰强度明显降低;纳米CL-20/AP含能复合粒子的放热峰相比原料提前了,更容易发生热分解;撞击感度测试中,复合粒子的特性落高比CL-20增加了13.10 cm,安全性能更好。

    • 运用从头算动力学方法研究极端条件下CL-20的分解机理(英)

      2018, 26(1):59-65. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.01.007

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      摘要:运用从头算动力学方法研究一种高密度笼状化合物(CL-20)在极限条件下的分解机理。结果显示在不同的条件下, CL-20的起爆机理和分解过程都不相同, 这表明CL-20对高温高压都很敏感。对比相应条件下主要产物的数量发现高压会抑制分解反应的进程。但是, 在高压耦合高温时会生成R-CxOy(x>2, y>5)中间体又意味着高压使分解反应更加复杂。在R-CxOy (x>2, y>5)中间体中, 化合物C3O6已经被证实是一种高能密度化合物。

    • rGO/CL-20自支撑纤维固体推进剂的燃烧特性

      2018, 26(12):1003-1008. DOI: 10.11943/CJEM2018221

      摘要 (1416) HTML (931) PDF 0.00 Byte (3674) 评论 (0) 收藏

      摘要:用高能猛炸药(如六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20))代替传统固体推进剂是实现小体积大比冲微型推进剂的重要途径。为了实现CL-20的自持燃烧,设计了CL-20镶嵌rGO三维网络结构的复合推进剂体系。首先采用溶剂-非溶剂法制备了超细CL-20球形颗粒(直径300 nm~2 μm),然后利用维度限域水热技术制备了自支撑rGO/CL-20纤维推进剂。在热分析动力学和燃烧特性分析的基础上,探讨了rGO/CL-20纤维推进剂的燃烧传播机制,认为该复合体系两种物质放热的正反馈机制是实现其燃烧传播的关键因素。由于rGO三维网络的构建,既提高了纤维的热导率,同时rGO在KOH作用下的放热可作为rGO三维网络和CL-20颗粒燃烧的起始能量,而具有更高能量密度的CL-20的燃烧放热叠加于rGO的放热,形成放热的正反馈机制。所制备的自支撑rGO/CL-20纤维推进剂的燃烧传播速度为20.66 mm·s-1,其纤维状结构为微型推进器的模块化快速装药提供了方便。

    • 粒度对CL-20基炸药油墨临界传爆特性的影响

      2018, 26(12):1014-1018. DOI: 10.11943/CJEM2018257

      摘要 (1441) HTML (1099) PDF 0.00 Byte (3754) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究微笔直写沉积装药技术条件下,炸药粒度对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)基炸药油墨临界传爆厚度的影响规律,分别采用机械球磨法和溶剂-非溶剂法对原料CL-20进行细化,得到了三种不同粒度的CL-20炸药,以水性聚氨酯(WPU)和乙基纤维素(EC)组成双组份粘结分散体系,制备了适用于微笔直写沉积装药工艺的CL-20基炸药油墨。分别采用激光粒度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对制备的CL-20炸药及相应的油墨成型样品的粒度分布和形貌进行了表征;采用X射线衍射仪(XRD)对油墨成型样品中CL-20的晶型进行了测试;利用楔形装药炸痕法测试了不同粒度CL-20炸药油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度。结果表明:机械球磨法制备的两种CL-20炸药呈近球形,表面光滑,中值粒径分别为140 nm和1.5 μm,油墨成型样品呈蜂窝状,分散效果较好,横切面均匀致密;溶剂-非溶剂法制备的CL-20炸药呈纺锤形,中值粒径为15 μm,油墨成型样品分散效果较差,炸药颗粒与粘结体系难以形成复合结构;XRD测试结果表明三种炸药油墨样品中CL-20均为ε型;成型油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度随着CL-20粒度的减小而减小,最小可达69 μm,表明减小CL-20炸药的粒度能够显著增强其临界传爆性能。

    • CL-20/HATO复合物的制备、表征及性能

      2018, 26(10):850-855. DOI: 10.11943/CJEM2018104

      摘要 (1163) HTML (472) PDF 0.00 Byte (3419) 评论 (0) 收藏

      摘要:以二水合1,1'-二羟基-5,5'-联四唑(H2DHBT)和羟胺水溶液为原料,通过中和反应,采用原位结晶法在六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)水悬浮液中制备了一种CL-20与1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(TKX-50,HATO)的复合物样品。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外图谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)以及X射线衍射(XRD)表征了复合物的形貌和结构,研究了不同工艺条件对复合物样品形貌的影响;利用差示扫描量热技术(DSC)分析了其热性能,按GJB772A-1997方法测试其撞击、摩擦感度;使用Urizar公式计算了其爆速。结果表明,获得附着完整均匀的CL-20/HATO复合物样品工艺条件为:反应温度90 ℃,反应时间10 min,羟胺水溶液的滴加速率为60 mL·min-1,制得的CL-20/HATO复合物样品中CL-20晶型未发生变化,由定量碳谱所得复合物质量比为m(CL-20):m(HATO)=55:45;复合物存在两个放热分解峰,其峰温分别为238.3 ℃和250.7 ℃,特性落高为44.7 cm,撞击爆炸概率为52%,摩擦爆炸概率为76%;复合物样品的理论爆速为9516 m·s-1

    • CL-20基含铝炸药水下爆炸实验研究与数值模拟(英)

      2018, 26(8):686-695. DOI: 10.11943/CJEM2017376

      摘要 (1585) HTML (658) PDF 8.60 M (5766) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究含铝粉与不含铝粉的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)基高聚物粘结炸药(PBXs)的水下爆炸过程,制备了含铝量分别为0和15%的两种炸药,设计了一个水下爆炸实验装置,得到了炸药的冲击波压力历程、气泡周期和气泡脉动图。计算了两种炸药的冲击波能量、气泡能量和水下爆炸总能量。采用AUTODYN软件模拟了水下爆炸过程。结果表明,当铝含量从0增大到15%时,水下爆炸总能量由1.4倍TNT当量增加到1.7倍TNT当量。气泡脉动过程中,时间从49.5 ms到49.8 ms时,含铝炸药气泡内产生火光。含铝炸药与非含铝炸药超压分别为15.16 MPa与15.51 MPa,气泡二次压力分别为2.25 MPa与2.35 MPa,气泡周期分别为50.20 ms与46.76 ms,气泡最大半径分别为67.87 cm与60.27 cm;仿真得到含铝炸药与非含铝炸药参数超压分别为14.90 MPa与15.14 MPa,气泡二次压力分别为2.16 MPa与2.27 MPa,气泡周期分别为49.32 ms与45.90 ms,气泡最大半径分别为66.32 cm与58.89 cm。实验与仿真结果吻合良好。

    • CL-20及其共晶炸药热力学稳定性与爆轰性能的理论研究

      2018, 26(6):464-470. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2018.06.001

      摘要 (2806) HTML (142) PDF 3.68 M (3809) 评论 (0) 收藏

      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。

富氮杂环含能化合物的创制

年第卷第

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