含RDX的叠氮硝胺发射药热分解与燃烧性能

用高压差示扫描量热法(DSC)与密闭爆发器实验,对比研究了均质叠氮硝胺发射药(DA3),和含DA3、RDX质量分数分别为85%、15%的DAR15发射药及含DA3、RDX质量分数分别为75%、25%的DAR25发射药的热分解及燃烧性能。结果表明,DAR15及DAR25发射药的DSC有两个放热峰,峰值温度约为210℃第一个放热峰由DA3分解所致,峰值温度约为236℃的第二个放热峰由RDX的分解引起,而DA3仅呈现一个放热峰。随着RDX含量增加,第一个峰的放热量减少,第二个峰的放热量增加。与DA3相比,DAR15及DAR25在40～120 MPa压力范围内燃速压力指数变大,在120 MPa～pdpm(压力陡度的最大值所对应压力)压力范围内燃速压力指数降低。RDX的引入使DAR15及DAR25发射药的起始燃速及起始燃气生成猛度降低,燃烧渐增性提高。

叠氮硝胺对硝基胍发射药热行为的影响

用叠氮硝胺(DIANP)替换硝基胍(NQ)发射药中部分(质量分数6%)硝化甘油(NG)制备了一种含叠氮硝胺的硝基胍发射药。通过高压差示扫描量热法、爆发点试验、甲基紫试验、真空安定性试验和热加速老化试验研究了DIANP对NQ发射药热行为的影响,用Kissinger方程和Ozawa方程计算了发射药样品分解反应的表观活化能(Ea)。结果表明,少量DIANP使NQ发射药的热安定性稍有改善;Kissinger方程和Ozawa方程计算NQ发射药的Ea值分别为327和318kJ/mol,含DIANP的NQ发射药的Ea值分别为196和194kJ/mol,两者的等动力学点(Tik)为172.9℃,表明DIANP能够降低NQ发射药高温下的分解反应速率,即DIANP在一定程度上可以调节NQ发射药的燃速。根据温度系数法预估的含DIANP的NQ发射药和NQ发射药在30℃下的安全贮存寿命分别不少于31年和23年,表明加入少量DIANP可延长NQ发射药的安全贮存寿命。

叠氮硝胺安全性能参数的实验测定

为了估算叠氮硝胺（DIANP）的安全性能参数,进行了热刺激和机械刺激试验,获得了DIANP在不同刺激下的响应特性;同时,为了确定生产工房的安全等级,在不同冲击波超压处进行了TNT当量测定。试验结果表明：DIANP在电引火头点燃下不燃烧、无火焰感度;DIANP的自发火温度为226℃;克南试验中DIANP的极限孔径为20.0 mm;按改进后国军标方法试验得到DIANP撞击感度爆炸百分数为75%,摩擦感度爆炸百分数为26%;在0.3-0.02 MPa冲击波超压峰值范围内,DIANP的TNT当量为0.4-0.6。

硝化棉含氮量对叠氮硝胺发射药力学性能的影响

利用我国现有的力学性能测试手段全面研究了硝化棉含氮量对叠氮硝胺发射药低温力学性能的影响。试验结果表明,在-40℃时,由含氮量为12.6%的硝化棉制得的发射药,其力学性能优于硝化棉氮量为13.0%的发射药。

表面处理对叠氮硝胺发射药起始燃烧性能的影响

通过30mm短管炮内弹道试验和点火模拟装置试验,研究了钝感与包覆两种不同表面处理工艺的叠氮硝胺发射药膛内起始燃烧性能。结果表明:经表面处理的叠氮硝胺与未经表面处理的叠氮硝胺发射药相比,起始负压差(-ΔPi)大大降低,膛内压力波强度变小,膛内起始燃烧性能获得改善。结果还指出了两种表面处理对起始燃烧过程影响的本质区别。

叠氮硝胺发射药内溶法成球工艺研究

采用内溶法制备了叠氮硝胺发射药,通过比较叠氮硝胺发射药与双基发射药内溶法制球工艺参数的差异,研究了叠氮硝胺发射药的成球工艺。结果表明,叠氮硝胺发射药的成球时间、成球温度及预驱量依次为60min、58～64℃、50%左右时成球率较高,与双基发射药相比,叠氮硝胺发射药的成球温度较低、成球时间较长、预驱溶量较高。从成球工艺原理分析认为,由于叠氮硝胺对硝化棉的溶塑能力强,形成的球体表面张力较小,为提高叠氮硝胺发射药成球率,需延长成球时间、降低成球温度及增多预驱量。

含叠氮硝胺的低特征信号推进剂的热分解研究

应用高压ＤＳＣ（ 差示扫描量热法） 、ＴＧ（ 热重法） 和ＤＴＧ（ 差示热重法） 研究了ＤＡＴＨ（１ ，７ －二叠氮２ ，４ ，６三硝基氮杂庚烷） 、ＲＤＸ（ 黑索金） 单组分以及ＲＤＸＣＭＤＢ（ 复合改性双基推进剂） 和ＤＡＴＨＲＤＸＣＭＤＢ推进剂样品的热分解．温度达２００ ℃时，首先是ＤＡＴＨ 中３ 个 ＮＯ２ 从主链上断裂分解．接着是 Ｎ３ 和其他残余分子在较短的时间剧烈地分解并释放出大量的热．在多组分体系中，ＤＡＴＨ 与（ＮＣ（ 硝化棉） ＋ ＮＧ（ 硝化甘油）） 的相互作用比ＲＤＸ 与（ＮＣ＋ ＮＧ） 的相互作用强烈．另外，ＤＡＴＨＲＤＸＣＭＤＢ（ 复合改性双基推进剂） 分解反应的活化能比ＲＤＸＣＭＤＢ 推进剂分解反应的活化能低，这一事实较好的解释了含ＤＡＴＨＲＤＸＣＭＤＢ 推进剂燃速高的原因．

堵孔钝感高能叠氮硝胺发射药的性能

为了解决高能叠氮硝胺发射药燃烧渐增性欠佳及低温感效果较差的问题,采用高分子复合材料堵孔和含能复合材料钝感的两步法工艺,制备了3种内孔被高分子复合材料形成的“塞子”封堵、表面被钝感的钝感高能叠氮硝胺发射药(本研究称之为堵孔钝感发射药)。采用爆热和密闭爆发器试验,研究了堵孔钝感发射药的能量性能及静态燃烧性能。结果表明,与空白药相比,随着堵孔材料及钝感材料含量的增加,3种堵孔钝感发射药WCBF-1/18、WCBF-2/18和WCBF-3/18的爆热分别下降2.6%、3.6%和4.3%,燃烧渐增性增强且燃烧渐增性因子Pr值由0.471分别提高到0.552、0.563和0.576。3种堵孔钝感发射药WCBF-1/18、WCBF-2/18和WCBF-3/18的高温相对燃烧活度温度系数的绝对值均值分别为2.87%、1.89%和1.56%,相较于空白药均有所下降,表明堵孔钝感发射药高常温区间内低温感效果好。

叠氮硝胺发射药的贮存性能研究

为研究叠氮硝胺发射药的贮存性能,采用热老化加速寿命试验预估发射药贮存寿命,通过理化性能试验、14.5mm机枪试验研究叠氮硝胺发射药长期贮存后的理化性能、内弹道性能。结果表明,采用热加速老化法预估叠氮硝胺发射药的安全存储寿命(常温30℃)为63a,与普通双基吸收药相比,具有更好的安定性;长贮23a以上的叠氮硝胺发射药理化性能、安定性、内弹道性能稳定。研究表明叠氮硝胺发射药可以满足弹药装药长期贮存使用要求。

压延烘干法制备用于定量分析的叠氮硝胺吸收药

为缩短叠氮硝胺吸收药组分定量分析时间,采用压延烘干法制备了样品,并与过筛烘干法制备的样品进行了比较。用液相色谱法、卡尔·费休法分别检测了两种样品的组分含量和水分含量。结果表明,压延烘干法制备样品共需要1.2h,明显少于过筛烘干法的4.5h。压延烘干法制得的样品均匀性更好,使得取样量可以由过筛烘干法的2g减少到0.2g,配制试样溶液时所需的溶剂体积减少了90%。压延烘干后的样品含水质量分数为0.06%-0.12%,低于过筛烘干法制备的样品。表明用压延烘干法制备样品,可以减少样品组分定量分析的总时间,并且可以减少废溶剂量。

球形叠氮硝胺发射药工艺安全性的实验研究

为研究球形叠氮硝胺发射药的工艺安全性,采用5s爆发点、落锤式撞击感度仪、摩擦感度仪研究了球形叠氮硝胺发射药的热感度、机械感度、静电感度和冲击波感度,并与球形制式双基药进行了对比。结果表明,对于球形叠氮硝胺发射药(DAQ):5s爆发点为228.3℃、爆炸百分数为4%、撞击感度特性落高(H50)为14.8cm、50%发火电压为正极3.27kV/负极3.10kV、50%发火能量为正极1.18J/负极1.06J、冲击波试验隔板值37mm;对于球形制式双基球形药(SPQ):5s爆发点为220.4℃、爆炸百分数为20%、撞击感度特性落高(H50)为14.1cm、50%发火电压为正极2.30kV/负极2.00kV、50%发火能量为正极0.68J/负极0.64J、冲击波试验隔板值为43mm,表明DAQ与SPQ的工艺安全性基本相当。

叠氮硝胺发射药强度的落锤撞击实验研究

为研究高能叠氮硝胺发射药的动态力学强度及影响因素,以现有配方DAGR1为基础,通过调节组分设计制备了4种21/19粒状发射药,低温(-40℃)下对其进行了落锤撞击试验。结果表明,撞击初速为4.0m/s时,DAGR1的临界撞击能约为33J/cm2;在配方中添加质量分数1.5%的热塑性弹性体(ETPE)及混合增塑剂总含量不变增加DIANP含量均可提高样品的低温抗撞击损伤强度。

RDX和NGU对叠氮硝胺发射药动态燃烧稳定性的影响

以30 mm高压模拟炮为试验平台,以单基发射药为参照,研究了3种典型叠氮硝胺(DIANP)发射药的动态燃烧稳定性,分析了配方组成对DIANP发射药起始燃烧特征、膛内压力上升过程及膛内压力波动的影响,探讨了DIANP发射药配方组成与其起始燃烧特征、膛内压力上升特点和压力波强度的相互关系。结果表明,在DIANP发射药配方中添加质量分数30%的固体组分黑索今(RDX)或硝基胍(NGU),发射药膛内动态燃烧稳定性增加,膛压-时间曲线波动减小,膛压从30 MPa增至50 MPa所需的时间分别增加了92%和78%,起始负压差从-40.7 MPa降低至-4.44 MPa和-10.66 MPa。在DIANP发射药体系引入高含量的固体组分RDX或NGU,由于低压下RDX分解前熔融吸热,而NGU火药燃烧表面存在坚实熔融层,均可有效减小DIANP发射药起始燃气的生成速率,降低发射装药起始燃气生成猛度,缓减起始阶段膛内压力的上升,提高药床起始燃烧一致性,减小膛内压力波强度。

反相高效液相色谱法测定含RDX的叠氮硝胺发射药中4种组分含量

提出了采用反相高效液相色谱法测定含RDX的叠氮硝胺发射药中RDX、硝化甘油(NG)、1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)和中定剂(C2) 4种组分含量的新方法;试样用丙酮溶剂溶解后进行色谱分离,采用Agilent Cl8色谱柱(5μm,4. 6 mm×150 mm),以乙腈和水(体积比为65∶35)为流动相,在波长210 nm处进行4种组分含量的测定。结果表明,在优化的色谱条件下,NG在质量浓度0. 02～1. 38 g/L,RDX在质量浓度0. 02～1. 11 g/L,DIANP在质量浓度0. 02～0. 98 g/L,C2在质量浓度0. 002～0. 12 g/L时,含量分别与其峰面积呈线性关系; 4种化合物的加标回收率在98. 4%～100. 6%,相对标准偏差RSD在0. 53%～1. 20%。表明该方法准确可靠,可用于含RDX的叠氮硝胺发射药组分含量的测定。

高能量密度叠氮硝胺添加剂

通过对硝仿系硝胺进行结构改性，往其中引入一个叠氮甲基，以代替三硝基甲基中的一个硝基，合成了三个新的带偕二硝基的叠氮硝胺，它们具有密度大（１．７—１．８ｇ／ｃｍ３）、氮含量高（质量分数约４０％）、氧平衡较好（质量分数－２３％—－３５％）、标准摩尔生成焓高（约５００ｋＪ／ｍｏｌ）及热安定性较好（热分解温度接近或高于２００℃）等特点，可望作为高能量密度材料的含能添加剂．

叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒长储稳定性研究

为研究叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒的长储稳定性,采用差示扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究分析了叠氮硝胺发射药与赛璐珞片的化学相容性,采用GJB736.8—1990火工品试验71℃试验法研究分析了叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒之间的组分迁移性。DSC试验表明,叠氮硝胺发射药与赛璐珞片混合体系的热分解峰温降低,降低值为0.5℃,混合体系相容;VST试验表明,混合体系净增放气量R为0.3 mL/g,混合体系相容;71℃试验法储存26 d后,叠氮硝胺发射药中的增塑剂(DIANP、NG)质量分数由39.82%降低到33.67%,药盒中增塑剂(DIANP、NG)质量分数由0增加到33.89%,发射药与药盒之间存在增塑剂的迁移。叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒化学相容性良好,但物理安定性差,存在增塑剂的迁移,加速老化10 d后,体系浓度达到平衡。

叠氮硝胺对发射药枪口焰的影响

为研究1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)对发射药枪口焰的影响,以14.5mm弹道枪为实验平台,采用高速摄影仪测试了不同DIANP含量的发射药枪口火焰参数;分析了DIANP含量及装药质量对枪口焰面积(A)、最大直径(C)、平均直径(D_(mean))和积分光密度(IOD)的影响;分析了叠氮硝胺发射药枪口焰初始火焰、中间焰和二次焰的结构及持续过程。结果表明,在双基发射药中加入DIANP以后,火药力从1 170kJ/kg增至1 189kJ/kg,然后开始降低,发射药爆温基本呈线性降低;发射药爆温及燃烧气体产物组成共同影响枪口焰的形成,DIANP的加入增加了燃烧产物中可燃气体含量,但可以有效降低发射药的爆温;与无DIANP的双基发射药相比,添加DIANP可以降低发射药的枪口焰面积、最大直径、平均直径和积分光密度,当添加DIANP的质量分数为12.5%时,叠氮硝胺发射药样品无二次焰的产生,火焰持续时间为8ms,比传统双基药降低71%。

新型高能叠氮硝胺发射药高压燃烧稳定性研究

为了研究高能发射药膛内燃烧规律,通过半溶剂法制备了一种火药力高达1240J/g的新型高能叠氮硝胺发射药(ADR),采用高压密闭爆发器和30mm高压模拟试验装置,分别研究了不同温度下ADR发射药定容高压燃烧性能和装填密度、温度以及石墨光泽处理对ADR发射药膛内高压燃烧稳定性的影响。结果表明,不同温度条件下(-40、20和50℃)ADR发射药静态及动态燃烧性能稳定性良好,燃烧过程无异常;随着温度的增加,ADR发射药点火性能提高,增加了膛内燃烧稳定性;装填密度0.48~0.64g/cm^(3)范围内,随着装填密度的增加,ADR发射药膛内压力波强度逐渐增加,但增长幅度减小;对发射药进行石墨光泽处理,增加了ADR发射药起始缓燃效果,使不同温度下膛内压力波强度明显降低;与RGD7发射药相比,ADR发射药火药力较高,爆温较低,发射装药膛内高压燃烧稳定性相当,在高膛压环境中应用前景较好。

两种反应型叠氮硝胺发射药表面钝感剂的性能改进

为改进叠氮硝胺发射药表面钝感剂的性能,以3-丁炔-1-醇和2-甲基-3-丁炔-2-醇为原料设计合成了钝感剂前驱体2,4,6-三(3-丁炔-1-氧基)-1,3,5-三嗪(TPYT)和三乙炔基苯(TEB);采用差示扫描量热(DSC)法和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法研究了前驱体与叠氮基的反应活性,并用转鼓喷涂工艺制得了钝感发射药DAG-DG-1和DAG-DG-2,采用密闭爆发器实验测试了钝感发射药的燃烧性能。结果表明,TPYT和TEB分别能在60℃和50℃下与聚叠氮缩水甘油醚(GAP)反应,60℃下两者与GAP完全反应的时间分别为24h和12h,显示较强的反应活性;TPYT和TEB可用于叠氮硝胺发射药的表面钝感,使钝感发射药DAG-DG-1和DAG-DG-2的燃烧渐增系数分别达到1.78和1.44,获得良好的燃烧渐增性。

9mm警用转轮手枪采用的新型发射药——叠氮硝胺

9mm警用转轮手枪的主要战术任务是制服50m内的犯罪分子、驱散50m内非法聚众闹事人群、对50m内有生目标具有杀伤作用。研制中，要求其穿透余能小，尽可能地减少误伤。