黑索今(RDX)具有爆轰稳定、爆速高等优点，广泛用于弹药装药，也可作为发射药和火箭推进剂的重要组分。其爆炸气态产物生成量较高，具有很高的做功能力和能量水平^[1-2]，但感度较高，限制了RDX的应用。目前，降低RDX感度的方法之一是在合成的过程中控制其晶体生长过程，减少颗粒中的晶体缺陷、提高晶体质量^[3]；二是用某类材料对其进行表面包覆；三是对RDX进行细化^[4]。其中，第二种方法已成为其降感的一个主要手段，原因是可采用的包覆材料较多，并且可根据材料特性和应用需求采用不同工艺，从而达到不同的应用目的。

包覆RDX的材料可分为含能材料和非含能材料，含能材料主要有三硝基甲苯(TNT)^[5]和四氧化二氮(NTO)^[6]等；非含能材料主要包括键合剂类^[7-8]、惰性聚氨酯类^[9]，钝感材料(主要有硬脂酸、石墨等)^[10-11]和间苯二酚甲醛树脂、氟橡胶等其他高分子材料^[12-13]，还可采用SiO₂等无机材料^[14]。

本研究以含有2个硝基的2, 3-二羟甲基-2, 3-二硝基-1, 4-丁二醇高级脂肪酸酯类化合物包覆RDX，这种分子中含硝基的新型高级脂肪酸酯不仅可对RDX进行降感，还有望保持其能量特性，同时还研究了包覆前后RDX的晶型变化、微观形貌、粒径和粒径分布、热性能以及感度性能变化，以探索其对RDX性能的影响，拓展了RDX的应用。

材料：2, 3-二羟甲基-2, 3-二硝基-1, 4-丁二醇四月桂酸酯(BHDBTL)、2, 3-二羟甲基-2, 3-二硝基-1, 4-丁二醇四硬脂酸酯(BHDBTS)、2, 3-二羟甲基-2, 3-二硝基-1, 4-丁二醇四(12-羟基硬脂酸酯)(BHDBTHS)，实验室合成^[15]，为本研究的包覆剂；RDX为工业品；丙酮为分析纯，均为市售。

表 1为6个钝感RDX样品配方。

表 1(Tab. 1)

表 1 6个钝感RDX配方 Tab. 1 Six formulas of insensitive RDX sample mass of additive/g appearance RDX-3% 1# BHDBTL, 0.15 white powder RDX-3% 2# BHDBTS, 0.15 dark yellow RDX-3% 3# BHDBTHS, 0.15 white powder RDX-5% 1# BHDBTL, 0.25 white powder RDX-5% 2# BHDBTS, 0.25 dark yellow RDX-5% 3# BHDBTHS, 0.25 white powder

表 1 6个钝感RDX配方 Tab.1 Six formulas of insensitive RDX

制备方法：将5 g RDX加入40 mL丙酮中，按表 1配方再加入相应的包覆剂，加热至50 ℃，搅拌0.5 h，用保温试管在搅拌下缓慢滴加至4000 mL水中，过滤后干燥至恒重得到样品。

仪器：瑞士METTLER TOLEDO DSC823^e差示扫描量热仪，日本JEOLJSM-6380LV型扫描电子显微镜；英国Malvern公司MASTERSIZER2000激光粒度测试仪；德国D8ADVANCE型X射线衍射仪。

实验条件：

热性能测试：试样量约为0.5 mg，升温速率为10 ℃·min^-1，N₂流速为30 mL·min^-1，样品池为铝坩埚；摩擦感度：按照GJB772-1997方法602.1测定样品的摩擦感度，摆角90°，表压为3.92 MPa，药量(20±1)mg，测试结果为两组平行试验的平均值；撞击感度：按照GJB772-1997方法601.1测定样品的撞击感度，落锤10 kg，落高为250 mm，药量(50±2)mg，测试结果为两组平行试验的平均值。

为了确定包覆样品中是否存在BHDBTL、BHDBTS、BHDBTHS，分别对包覆剂和添加量为3%的包覆前后的RDX进行了红外光谱分析，见图 1和图 2。

图 1(Fig. 1)

图 1 包覆剂的IR图谱 Fig.1 IR spectra of coating agent

图 2(Fig. 2)

图 2 包覆前后RDX样品的IR图谱 Fig.2 IR spectra of coated and uncoated RDX

由图 1和图 2可知，包覆剂BHDBTL、BHDBTS、BHDBTHS的分子中含有较多的—CH₃、—CH₂，使2849 cm^-1和2917 cm^-1附近的吸收峰明显增强，包覆后的样品在1750 cm^-1附近出现了明显的吸收峰，这与包覆剂BHDBTL、BHDBTS和BHDBTHS中酯基(—OOC)的吸收峰相对应。这说明RDX表面存在BHDBTL、BHDBTS和BHDBTHS分子。

包覆前后RDX样品的差示扫描量热(DSC)曲线见图 3，分解峰温和分解热见表 2。

图 3(Fig. 3)

图 3 包覆前后RDX样品的DSC曲线 Fig.3 DSC curves of coated and uncoated RDX samples with different amount of additive

表 2(Tab. 2)

表 2 包覆前后RDX样品的DSC数据分析 Tab. 2 DSC data of coated and uncoated RDX samples sample T1/℃ T2/℃ ΔH/ J·g-1 RDX 241.83 - 1479.17 RDX-3% 1# 241.66 250.67 1775.19 RDX-3% 2# 241.00 249.83 1772.76 RDX-3% 3# 242.83 250.17 1487.40 RDX-5% 1# 242.16 249.16 1650.52 RDX-5% 2# 242.16 247.83 1528.38 RDX-5% 3# 241.16 249.83 1912.54  Note: T1, T2 is peak temperature of decomposition peak; ΔH is decomposition enthalpy.

表 2 包覆前后RDX样品的DSC数据分析 Tab.2 DSC data of coated and uncoated RDX samples

由图 3和表 2可知，包覆前后RDX的热分解特征主要分为两个过程，均相熔融吸热过程和分解放热过程，包覆前的RDX的放热分解过程出现了明显的肩峰，峰温约为241.83 ℃，当温度达到250 ℃左右时，RDX基本分解完全。包覆后的RDX均出现两个分解放热峰。样品RDX-3% 1^#、RDX-3% 2^#和RDX-5% 3^#的第一个分解放热峰峰温略低于未包覆的RDX样品，而第二个分解放热峰峰温均比未包覆的RDX样品高，且分解热均显著高于未包覆的RDX样品；样品RDX-3% 3^#、RDX-5% 1^#和RDX-5% 2^#的两个分解放热峰峰温和分解热均比未包覆的RDX样品高。且当包覆剂为5% BHDBTHS时，分解热提高的最为显著，这可能是由于BHDBTHS分子结构中的羟基与RDX的硝基形成氢键所致。

将包覆前后的RDX样品进行X射线衍射(XRD)测试，观察它们晶型的变化，结果见图 4。

图 4(Fig. 4)

图 4 包覆前后RDX样品的XRD图谱 Fig.4 X-Ray diffraction spectra of coated and uncoated RDX samples

从图 4可以看出，包覆前后样品的主要峰位置大致相同，只是峰相对强度有变化，说明包覆前后样品的晶型一致。与未包覆的样品相比，包覆样品新增加了一些小的衍射峰，这主要由包覆剂引起。

用扫描电镜(SEM)观察了未包覆样品和包覆剂的添加量为5%样品的微观形貌，见图 5。

图 5(Fig. 5)

图 5 包覆前后RDX样品的SEM照片 Fig.5 Scanning electron microscope(SEM)photographs of coated and uncoated RDX samples

从图 5可以看出，未包覆样品颗粒大小分布不均匀，颗粒表面有明显凹坑等缺陷；包覆后颗粒形态接近一致，粒径明显变小。

RDX的晶体密度为1.82 g·cm^-3，折射率为1.592^[16]，采取以上参数、用激光粒度仪分别对未包覆样品和包覆剂的添加量为5%样品进行粒径分析，结果如图 6所示，粒径相关参数见表 3。

图 6(Fig. 6)

图 6 包覆前后RDX样品的粒径分布 Fig.6 Particle size distribution of coated and uncoated RDX samples

表 3(Tab. 3)

表 3 包覆前后RDX样品的粒径参数 Tab. 3 Particle size parameters of coated and uncoated RDX samples sample Dv，0.1/μm Dv，0.5/μm Dv，0.9/μm D4，3/μm S/m2·g-1 RDX 47.624 117.716 233.921 130.623 0.0374 RDX-5% 1# 11.547 20.761 40.180 23.469 0.173 RDX-5% 2# 5.050 11.169 30.368 14.566 0.344 RDX-5% 3# 5.785 12.012 23.473 13.475 0.328  Note: Dv, 0.1, particles smaller than size account for 10% of all；Dv, 0.5, particles smaller than size account for 50% of all；Dv, 0.9, particles smaller than this size account for 90% of all；D4, 3, the volume mean diameter；S, specific surface area.

表 3 包覆前后RDX样品的粒径参数 Tab.3 Particle size parameters of coated and uncoated RDX samples

从图 6可以看出，包覆后的RDX的粒径较未包覆RDX样品明显变小，样品RDX-5% 3^#的粒径分布曲线呈正态分布，说明包覆的均匀度较好。在粒度测试过程中发现，样品RDX-5% 3^#在水中的分散性最好，这可能与BHDBTHS分子结构中羟基的亲水性有关。由表 3可知，包覆后的RDX样品的粒径显著变小、比表面积显著增大。

对包覆后的RDX进行摩擦感度和撞击感度测试，其测试结果见表 4。

表 4(Tab. 4)

表 4 包覆后RDX样品的机械感度 Tab. 4 Mechanical sensitivity of coated RDX samples % sample impact sensitivity friction sensitivity RDX[17] 84 72 RDX-5% 1# 28 20 RDX-5% 2# 48 60 RDX-5% 3# 52 48

表 4 包覆后RDX样品的机械感度 Tab.4 Mechanical sensitivity of coated RDX samples

由表 4可知，包覆后的RDX撞击感度均显著低于未包覆RDX样品，样品RDX-5% 1^#和RDX-5% 3^#的摩擦感度显著低于未包覆RDX样品，样品RDX-5% 2^#的摩擦感度较未包覆RDX样品略有降低。这可能因为，包覆剂分散在RDX颗粒之间，在撞击和摩擦作用下，减少了感度较高的RDX颗粒间相互接触的机会，在外力作用下减少了热点形成的几率，表现为感度降低^[18]；同时，酯类化合物包覆炸药，在炸药表面形成致密、有弹性的薄膜对撞击等机械作用起到了缓冲作用，不利于热点的形成，导致包覆RDX样品的感度降低；此外，RDX颗粒粒径的显著减少也不利于热点的形成。三方面因素综合作用结果，导致包覆样品撞击感度的显著降低。

(1) 包覆后RDX的分解热均有不同程度的提高，当RDX包覆有5% BHDBTHS时，分解热由1479.1 J·g^-1提高至1912.5 J·g^-1。

(2) 包覆后的RDX的比表面积均显著增大，粒径显著变小。

(3) 当RDX包覆有5% BHDBTL、BHDBTS和BHDBTHS时，撞击和摩擦感度均有不同程度的降低。且样品RDX-5% 1^#的撞击和摩擦感度降低的最为显著，分别为28%和20%。