铝灰替代含铝乳化炸药中铝粉的可行性研究

采用工业制铝过程中产生的废弃副产物铝灰作为铝粉的替代物来制备乳化炸药,能够有效地降低含铝乳化炸药的制备成本,同时也是对于铝灰的一种新型节能回收利用方式。使用TGA-FTIR联用热分析、铅柱压缩法、爆破漏斗法、电测法及高低温循环等方法对新型铝灰替代含铝乳化炸药的热安全性、爆轰性能及储存稳定性进行了研究。结果表明:添加质量分数10%一次铝灰制备所得的乳化炸药,与普通含铝乳化炸药的热分解性能差异较小,且较基础乳化炸药的做功能力方面有较大幅度的提高,爆破容积提高约50%,而猛度、爆速及机械感度等性能无明显差距;在储存稳定性方面,与添加铝粉的乳化炸药和基础乳化炸药性能差距较小。铝灰替代铝粉制备含铝乳化炸药具有可行性。

ANPyO@PDA复合材料的制备、表征及热分解性能

为了提高2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶氧化物(ANPyO)的热稳定性,基于多巴胺氧化自聚合原理,采用原位聚合法将聚多巴胺(polydopamine,PDA)包覆在ANPyO晶体表面,通过调节反应时间,制备了不同包覆率的ANPyO@PDA核壳型复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪对其形貌、晶体结构、分子结构和元素含量进行了表征,采用热重-差示扫描量热仪测试了ANPyO@PDA复合材料的热分解性能。结果表明:PDA在ANPyO表面形成均匀致密的涂层;PDA包覆后ANPyO晶体结构和分子结构没有发生改变;随着反应时间的增长,包覆率逐渐增加;PDA包覆3和9 h时,使得ANPyO的热分解峰值温度分别提高1.97和1.95℃,表观活化能分别增加25.04和139.33 kJ/mol,热爆炸临界温度分别提高23.12和20.04℃;ANPyO@PDA复合材料的热稳定性和热安全性高于ANPyO。

氟橡胶包覆ANPyO造型粉的热安全性研究

为了研究表面包覆有氟橡胶F_(2311)的ANPyO造型粉(ANPyO/F_(2311))的热安全性,使用DSC-TG法研究了ANPyO/F_(2311)的热分解反应过程,通过Kissinger法、Ozawa法等多种计算方法分析其热分解机理,计算得出热分解活化能、指前因子、动力学机理函数微分式、自加速分解温度、热点火温度以及热爆炸临界温度等相关参数。进而计算出在323.15 K环境温度下,特征尺寸1 m的ANPyO/F_(2311)在不同形状(球、无限圆柱、无限平板)时的临界热爆炸温度T_(acr)、热感度概率密度函数S(T)、安全度D_(S)和热爆炸概率P_(TE)。从结果可得出,ANPyO/F_(2311)具有良好的耐热性能,球形样品的热安全性相对较高,无限平板样品的热安全性相对最低。

氟橡胶包覆TANPyO的热安全性研究

为了对氟橡胶包覆的多氨基多硝基吡啶氮氧化合物的热安全性进行研究,使用氟橡胶(F_(2311)),通过溶液-悬浮-蒸馏的方法对2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TANPyO)进行包覆处理,制得TANPyO/F_(2311)造型粉。使用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)仪对包覆前、后的TANPyO进行对比研究。使用热重和差示扫描量热(TG-DSC)分析仪对TANPyO/F_(2311)造型粉的热分解行为进行研究。使用Ozawa法、Kissinger法等对TANPyO/F_(2311)造型粉的热分解动力学参数进行计算,而后再求得TANPyO/F_(2311)的热点火温度T_(be)、自加速分解温度T_(be)、热爆炸临界温度T_(be)等数据,并对半径为1 m的球状TANPyO/F_(2311)造型粉在不同超临界环境温度下的延滞期进行计算。实验及计算结果表明:作为一种典型的多氨基多硝基吡啶氮氧类化合物,TANPyO经氟橡胶包覆后,T_(be)为575.54 K,T_(be)为566.07 K,T_(be)为614.03 K,热安全性高,具有较好的耐热性能。

基于TANPyO的PBX炸药爆炸性能研究

为研究高能量密度材料TANPyO基PBX的爆炸性能,基于TANPyO炸药,分别添加黏结剂氟橡胶F_(2311)、丁腈橡胶(NBR)以及氟橡胶F_(2311)与丁腈橡胶(NBR)按比例混合而成的黏结剂,采用溶液-悬浮-蒸馏法制备3种TANPyO基的PBX炸药。通过扫描电镜对样品进行微观表征,测试其爆速和感度,并采用聚能装药形式进行爆炸威力和钢靶射孔穿深试验。试验结果表明,3种TANPyO基PBX样品爆炸性能良好,满足低易损炸药高能钝感要求,爆速约7200 m/s,穿孔深度达到120 mm以上,具有良好的撞击感度与摩擦感度;尤其以添加F_(2311)+NBR的TANPyO基PBX样品测试效果表现最佳,爆速达到7186 m/s,穿深达到138 mm,并且其威力侵彻深度和体积分别达到8701炸药的93.4%和70.6%。TANPyO基PBX样品性能指标既满足钝感炸药又符合高能混合炸药,从而说明TANPyO能够成为一种新型高能钝感含能材料。

多孔粒状铵油炸药热分解抑制剂的研究

为了提高多孔粒状铵油炸药的热稳定性,通过对多孔粒状铵油炸药耐热性能的分析,筛选出6种添加剂,并通过C80微量量热仪所得的热流速曲线数据,计算出样品(含添加剂质量分数为5%)的热力学和动力学数据,再对样品进行爆速试验。结果表明:多胺和大理石粉对于硝酸铵的热分解抑制效果最为显著,多胺对于多孔粒状铵油炸药爆轰性能影响最小,多胺和硫酸铵可以作为多孔粒状铵油炸药的热分解抑制剂。