超细HMX的微流体结晶调控及高通量制备

为了实现含能材料晶体微观结构的精确控制,提升超细含能材料的晶体品质和质量一致性,以HMX为研究对象,搭建微流体结晶平台,研究在微尺度条件下流体的流动特性,开展浓度、流量等反应参数条件对超细HMX晶体颗粒形态的影响研究,并进行了超细奥克托今(HMX)的批量制备探索。结果表明,与心型芯片相比,涡流型芯片具有更好的传质效果和更薄的边界层效应,更适合于脆性晶体的制备。DMSO作为溶剂时,HMX晶体具有较好的形貌,大小均一,球形度高;当流量比R分别为1、5、10时,HMX的平均粒径分别为8.86、4.14和0.86μm,随着R增大,HMX的粒径逐渐变小,粒径分布变窄;通过改变工艺参数,微流体结晶可实现不同形貌、粒径超细HMX的可控制备;利用多层组合与并联分流的方式,实现了超细HMX的高通量制备,该方法不仅混合效率差异小、产品处理量大且设备整体能耗低,可为高品质窄粒径范围微纳米含能材料的高通量制备提供思路。

球形超细HMX的制备

采用物理研磨法制备了微米级球形 HMX粉体 ,并对其性能进行了研究 ,实验证明 ,采用物理研磨法可使 HMX形成类球型 ,并达到了提高炸药抗冲击性能 。

超细HMX的制备与表征研究

通过喷雾干燥HMX丙酮溶液,制备了粒径为3μm左右超细粒子,分析了粒径的影响因素,并表征了制备产物。X射线衍射分析(XRD)显示超细粒子的晶型仍为β型,用扫描电镜(SEM)观察发现部分粒子呈壳状,热重.差示扫描量热计联用(TG-DSC)分析表明超细后HMX的转晶温度明显降低。

微团化动态结晶法制备超细HMX炸药

为改善HMX(Cyclotetramethylenetetranitramine,奥克托今)炸药的细化效果,通过分析一般重结晶方法制备超细炸药粒子存在的缺陷,提出了一种基于化学结晶和机械冲击原理的微团化动态结晶超细化技术。分析了该方法的理论基础并探讨了微团化动态结晶超细化机理。应用此方法制备出了亚微米级(D50=0.40μm)的超细HMX炸药,其细化产品粒径小且粒度分布范围窄。

分散剂在超细HMX制备中的应用

研究了分散剂在撞击法制备超细HMX中的作用。结果表明,分散剂不仅减小HMX颗粒的等效颗粒尺寸,而且也能改善HMX的粒度分布。其中,OP类分散剂对HMX粉碎效果最佳,用撞击法可制备出纳米级HMX,其平均粒度可达68.9nm,分布范围在0.9nm的宽度内。

超细HMX的真空冷冻干燥工艺优化及性能表征

为改善超细硝胺类炸药浆料的干燥效果,采用单因素实验法和响应面实验设计法,综合分析了真空度、浆料厚度以及分散液中乙醇与水的质量比等主要工艺参数对超细HMX浆料干燥过程的影响规律,建立了超细HMX的最佳干燥曲线拟合模型,获得了最优干燥工艺参数。同时,结合实验进行验证,并采用扫描电子显微镜(SEM)和撞击感度仪分别对干燥前、后超细HMX的微观形貌及安全性能进行了测试、分析。结果表明:超细HMX浆料的干燥速率随真空度的增加先增大后减小,随浆料厚度的增加先减小后增大,随乙醇与水的质量比的增加而增大;超细HMX浆料真空冷冻干燥的优化工艺为:浆料厚度7 mm、真空度50 Pa、乙醇与水质量比0.4;工艺优化后的超细HMX颗粒分散性好,无团聚,安全性不变。

超细HNS/HMX混晶的制备与性能

为提高超细六硝基茋HNS(HNS-Ⅳ)输出能量,采用溶剂/非溶剂法制备超细HNS/HMX混合晶体,并进行形貌表征及性能研究。结果表明:混晶中的HMX细化晶体依然为β型,并被HNS超细粒子包覆在核内;HNS-Ⅳ与超细HNS/HMX比例为80/20和70/30时,其性能测试结果为:比表面积(SBET):14.25 m2.g-1、9.98 m2.g-1、9.56 m2.g-1;撞击感度:52%、76%、78%;摩擦感度:14%、16%、19%;起爆能:0.49 J、0.50 J、0.58 J。

超细ANPyO/HMX混晶炸药的制备与性能

为提高超细ANPyO/HMX的能量输出,采用溶剂/非溶剂法和水悬浮法制备了超细ANPyO/HMX混晶炸药。用SEM、XRD、红外光谱对其结构进行表征,并测试了其比表面积、真空安定性、撞击感度、冲击波感度、爆速和飞片起爆感度。结果表明,XRD和红外光谱特征峰的位移现象说明超细混晶炸药中ANPyO分子的氨基与HMX分子的硝基形成了分子间氢键;ANPyO/HMX混晶炸药(ANPyO与HMX质量比为70∶30)撞击感度为138cm,真空安定性为1.72mL/g(200℃)和4.50mL/g(250℃)。装药密度为1.84g/cm3时,混晶炸药冲击波感度为7.1mm,爆速为8 080m/s,最低起爆电压为2.91kV,是一种感度适中、易于被短脉冲起爆、能量输出高的超细混晶炸药。

超细钝感HMX小尺寸沟槽装药爆轰波传播临界特性研究

选用粒径为587.3 nm的HMX,以LZ12为基板材料设计不同沟槽尺寸,采用精密压装法装药,对超细化钝感HMX在小尺寸沟槽装药条件下的爆轰波传播临界特性进行了研究。结果表明,在设计装药密度为1.77 g.cm-3时,超细化钝感HMX沟槽装药直线传播的临界尺寸约为0.4 mm×0.4 mm,极限尺寸为1.2 mm×1.2 mm,拐直角传播的临界尺寸为0.5 mm×0.5 mm。

超细钝感HMX小尺寸拐角装药爆轰延迟时间研究

为了研究超细钝感HMX在小尺寸拐角装药条件下的爆轰延迟现象,对影响爆轰延迟时间的因素进行了分析,采用量纲分析法给出了拐角延迟时间的理论表达式;测定了沟槽尺寸为0.8 mm×0.8 mm、0.6 mm×0.6 mm的拐角装药爆轰延迟时间。结果表明,在相同的拐角角度下,d=0.6 mm时拐角装药爆轰延迟时间更长,α=2π/3时还出现熄爆。以理论表达式和测试结果为基础,采用最小二乘法原理得出了待定系数k与m分别为365.8和4.75,得到了拐角延迟时间与拐角角度关系的半经验关系式。

超细钝感HMX小尺寸沟槽装药爆轰波传播速度的测试与分析

为了研究超细钝感HMX在小尺寸沟槽装药条件下爆速与装药尺寸的关系,设计加工了实验基板,建立了爆速测试方法,分别测定了不同沟槽尺寸下的爆速.通过对数据进行分析处理,得出了超细钝感HMX的极限爆速为8.56 mm.μs-1,极限尺寸为1.2 mm×1.2 mm,并分别给出了该炸药装药爆速与装药尺寸关系的半经验与经验关系式,为该炸药在微火工领域的应用提供了依据.

超细钝感HMX小尺寸弯曲装药爆速亏损研究

为了研究超细化钝感HMX在小尺寸弯曲装药条件下的爆速亏损现象,从理论上推导了爆速亏损与装药曲率半径的关系式,并通过试验分别测定了在沟槽尺寸为0.6mm×0.6mm、0.8mm×0.8mm时的弯曲装药爆速亏损,利用最小二乘法确定了两种尺寸下爆速亏损与装药曲率半径的半经验关系式分别为D|d=0.6=(D|d=0.6)/Dj.0.753/Rd0.6、(D|d=0.8)/Dj0.734/Rd0.3。研究表明,弯曲装药爆速亏损的经验表达式和半经验表达式能较好地吻合。

超临界流体SAS法制备HMX基传爆药及其表征

采用超临界流体SA S法,通过引入钝化包覆剂FPM2602对超细HM X主体炸药的粒子表面均匀包覆,最终获得超细HM X基传爆药。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了原料和超细HM X基传爆药的表面形貌。测定了其撞击感度、冲击波感度及起爆感度,并与J0-9C(I型)传爆药进行对比。结果表明,超细HM X基传爆药的表面形貌得到了明显改善;与J0-9C(I型)传爆药相比,其H50值升高了17.1 cm,冲击波隔板厚度(xR)减小了2.2mm,起爆性能得到了显著提高。

高速撞击流技术制备炸药超细微粉的工艺研究

分析了影响高速撞击流技术制备亚微米级超细 HMX粒度的各种因素 。

超细奥克托今的制备及防团聚研究

采用微团化动态结晶技术对原料HMX进行超细化,针对后处理过程HMX晶体长大和团聚的突出问题,制定不同干燥条件进行分析研究。实验得到冷冻干燥和加入表面活性剂PVP可有效地抑制晶体长大和团聚。最后进行放大实验,优化干燥条件和调节PVP的加入量,制得了0.4～1.6μm的HMX超细炸药,每次处理300 g HMX,效率最高。

多点起爆网络装药及性能

为了研究多点起爆网络装药对爆轰波输出同步性及起爆能力的影响,以超细奥克托今(HMX)为主体炸药,硝化棉(NC)为粘结剂,(HMX/NC=95∶5)为沟槽传爆药装药,设计了一种3点同步刚性起爆网络,理论分析和测定了起爆网络在不同装药密度下的同步误差,对比试验了沟槽压装装药技术,对传爆药进行了表征,测试了起爆网络相关的爆轰性能,优化了起爆网络装药结构。结果表明,提高起爆网络装药密度能够增加起爆可靠性和降低同步误差,装药密度从1.17 g·cm^(-3)增加到1.47 g·cm^(-3),起爆网络的同步误差从300 ns降低到150 ns。以JH-2压装药柱作为输出端装药,超细HMX/NC传爆药作为沟槽装药,采用沟槽压装装药技术,可以使同步起爆网络的爆轰波输出同步性约为100 ns。

气动喷雾细化HMX工艺条件优化研究

采用气动喷雾细化制备出了平均粒径为450nm的超细球形HMX炸药,探讨了气动喷雾细化HMX的影响因素。采用正交实验方法确定了最佳工艺条件为:喷射压力0.5MPa;溶液浓度0.2g·mL^(-1);水温10℃;溶液温度50℃;进药速度40mL·min^(-1);水和溶液的体积比为80:1;晶型控制剂为十二烷基苯磺酸钠。