基于温度原位监测的微反应器在HNS微流道制备过程中的应用

针对含能材料微流道制备过程中缺乏温度原位监测手段的问题,提出一种集成薄膜温度传感器的微反应器系统;微反应器由包含薄膜温度传感器的玻璃基片与包含微流道的硅基片键合组成;微流道的上游、中游、下游分别放置了3个温度传感器,以实现微反应过程中高空间分辨率的温度测量;基于该微反应器,搭建了六硝基茋(HNS)连续化微流道制备系统,实时监测了HNS微纳米化及球形化过程中的温度变化。结果表明,微反应器具有精度高、耐腐蚀、可观测的优点;HNS微纳米化是一个放热反应,流体最大温升为6.4℃,由于HNS的逐渐析出,流体中的固体含量增大,流速变慢,流体温度的分布发生变化;在HNS球形化过程中,两相流体的混合是一个放热过程,流体最大温升为2.3℃;微流道中游处的温度明显高于上游与下游,说明当液滴流动至中游时,HNS微球已经制备完成。

基于微流控技术的微纳米HNS制备在线监测研究

为了实时掌握微纳米火工药剂制备过程的安全性及产品质量的稳定性,以典型传爆药六硝基茋(HNS)为研究对象,基于微流控、温度传感、压力传感及近红外测试技术设计微流控在线监测系统,对微纳米HNS制备过程进行在线监测研究。结果表明:制备过程中,两相流体的混合是一个放热过程,流体温度由19.4℃升高至23.6℃,且其在通道中充分混合需要一定的停留时间;过长的混合时间和通道内温度分布不均等因素会导致最终产品的粒径变大且分布较宽;微流体注射泵达到稳定工作至少需5 min左右,微通道内的最大压力可达0.15 MPa左右;通过近红外光谱的特征峰位置与吸光度强度,可以判断连续制备过程中流体参数及产品粒度分布的稳定性。

论HNS96与经修正的CLC69和FUND71的差异及关联

通过HNS96与经修正CLC69和FUND71的比较来阐述它们间的差异及关联，以增加对HNS96的研究，为相关单位和人员提供参考。

高纯纳米HNS的制备与表征

采用溶液急冷重结晶和溶剂非溶剂重结晶相结合的方法得到了2，2’，4，4’，6，6＇-六硝基芪（HNS）高纯纳米颗粒。经过纳米化后，HNS的颗粒形貌更为圆滑，粒度分布处于58．9—231．6nm之间，纯度由90．1％提高到99．44％，比表面积为19．27m2·g-1。撞击感度测试表明，纳米HNS的撞击感度较之原料HNS有所降低，冲击片感度提高。

机械球磨法制备纳米HNS及其热分解性能

为细化六硝基茋(HNS),采用高能球磨法制备出了平均粒径为94.8 nm的纳米HNS炸药。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)、X光电子能谱(XPS)、DSC-IR和5 s爆发点,进行了HNS样品的表征和分析。结果表明,球磨后炸药的微观形貌呈类球形,粒度呈正态分布。机械球磨作用并未改变HNS原有的晶型、分子结构、及表面元素,说明该制备纳米HNS方法十分可靠。纳米HNS热分解的表观活化能较原料HNS高12.4 kJ·mol^(-1),说明纳米HNS分子的活化需要更高的能量。纳米HNS被加热后分解成了大量的CO_2和少量H_2O,而N元素以非极性的N_2分子存在。纳米HNS的5s爆发点(T_(5s))较原料高12.2℃,说明纳米HNS具有更低的热感度。

HNS的热行为研究

用热失重-微商热重(TG-DTG)、热失重质谱联用(TG-MS)和原位热裂解与快速扫描傅立叶变换红外(RSC-FTIR)技术研究了2,2,′4,4,′6,6′-六硝基均二苯基乙烯(HNS)的热分解全过程,获得HNS的热分解反应动力学参数,提出了可能的分解机理。结果表明:HNS的热分解为两步:第一步通过α-CH对位的硝基(—NO2)异构化为亚硝基(—ONO)和“五元环化合物”中间体的分解,生成多聚碳氢化合物的“炸药焦”。第二步为“炸药焦”分解释放出CO2等气体。

HNS的临界厚度测试研究

为了验证六硝基茋(HNS)的爆轰波传播性能,采用楔形装药方法对三种HNS装药的临界厚度进行了实验研究,其装药密度分别为1.00,1.570g.cm-3,粒径分别为20μm,9μm,89nm。结果表明:HNS粒度对爆轰波传播特性影响显著,粒度减小,临界截面厚度变小,即爆轰波传播性能增强;装药密度的增加利于爆轰波传递,在装药密度为1.570g.cm-3时,HNS-Ⅳ的临界厚度只有0.46mm。

超细HNS的制备和性能研究

采用重结晶法提纯HNS-Ⅱ,并通过振动空穴效应细化得到高纯、超细的HNS-F,将二者相关性能进行对比研究。结果表明:HNS-F的粒度分布为0.1～20μm,比表面积增大为9.10m2.g-1;熔化温度、分解热焓升高;分解峰温降低,活化能降低为201.6kJ.mol-1;冲击片50%起爆能量降低为0.557J。

喷雾干燥过程条件对HNS微粉化形貌的影响

采用喷雾干燥法对HNS炸药进行了微粉化,研究了不同入口温度、溶液浓度、泵速率对颗粒形貌的影响。结果表明,随着入口温度的降低,颗粒表面逐渐出现大的裂缝;当浓度过大,颗粒尺寸增大,而浓度过小颗粒表面裂缝增大。泵速率对颗粒形貌影响较小,但颗粒尺寸随泵速度的其增加而增加。建立了HNS喷雾干燥的结晶模型,并验证了模型的正确性。

亚微米HNS炸药的形貌控制研究

建立了溶剂非溶剂双流体喷嘴辅助重结晶工艺。考察了该工艺中非溶剂温度、pH值及添加不同的晶形控制剂对制备亚微米HNS晶体的形貌的影响。结果表明:非溶剂温度由25℃升高到55℃后,HNS晶体形貌由短片状变为细长片状;pH值由酸性变化到中性再到碱性时,亚微米HNS的晶体形貌经历椭球状、短片状、棒状的系列变化,粒度分布分别处于50～300 nm、50～500 nm、50～600 nm;白糊精和羧甲基纤维素钠作为晶形控制剂修饰后的亚微米HNS晶体形貌分别椭圆片状和长棒状,粒度分布分别处于50～300 nm、50～600 nm。

微米级球形HNS的制备及形貌控制

采用喷雾干燥法制备了微米级六硝基艹氐(HNS),并对其粒度和形貌控制进行了分析。结果表明,不同入口温度下溶剂的挥发速率有较大差异,过高或过低的入口温度会导致颗粒表面形成凹凸不平或破裂缺陷;随着溶液浓度的增加,HNS的平均粒径呈增大趋势;进料量也是影响HNS粒径和形貌的主要因素,进料量越大,HNS平均粒径越大,而颗粒形状则与不同进料量下料液在高速旋转雾化轮上形成液滴的过程相关。获得了颗粒尺寸分布为1～6μm的表面光滑、球状、高纯度的HNS颗粒,并用SEM、XRD和HPLC等方法对其进行了表征分析。

HNS与NQ的表面能研究

采用毛细渗透法和Washburn方程测定了六硝基芪、(HNS)、硝基胍(NQ)和吸收药片在10%乙二醇、乙醇、30%乙二醇、水中的接触角,并通过Young方程及表面化学理论计算了它们的表面能及其分量。结果表明,其值与理论计算值相符合,NQ有较高的表面能为58.31 mJ·m-2,其中极性分量占主要成分为54.73 mJ·m-2;HNS的表面能为17.97 mJ·m-2,它的非极性分量与极性分量相当,分别为8.27 mJ·m-2和9.70 mJ·m-2,吸收药片的表面能为21.96 mJ·m-2,非极性分量为17.28 mJ·m-2,极性分量为4.68 mJ·m-2。

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。

HNS-IV为基的传爆药配方设计及性能研究

选择氟聚物BF作为粘结剂,开展了HNS-IV为基的传爆药配方设计研究,测试了配方的热安定性、内相容性和热感度。依据GJB2178-1994对该配方进行了安全性鉴定试验。结果表明:该配方有着优异的热安定性和安全性,可用于直列式传爆序列装药。

TATB和HNS超细炸药的微结构和分形特性（英文）

采用溶剂-非溶剂重结晶方法制备了TATB超细炸药和六硝基茋(HNS)超细炸药,对其微结构行了扫描电镜测试、比表面积测试、氮气吸附法分析和分形分析。结果表明,HNS超细炸药是由腰果状纳米颗粒以或紧密或疏松方式堆积而成的团聚体,比表面积为11.8 m2·g^(-1)。TATB超细炸药是由纳米颗粒互相连接而成的团聚体,比表面积24.77 m2·g^(-1)。氮气吸附结果显示,HNS和TATB两个样品均呈现IV型吸附曲线,滞后环均位于相对压力较高的区域。Barrett-Joyner-Halenda(BJH)和Horvaih-Kawazoe(HK)曲线显示,在孔径12以下和80以上区域中,TATB样品的孔体积和表面积大于HNS样品,在孔径12~80区域则相反,由此可见TATB的高孔体积和高表面积源于微孔区的作用,而非介孔区的作用。两个样品的吸附曲线均展现出分形微结构,分维数在p/p_0处于0.005~0.04区间较低,在p/p_0处于0.04~0.10区间中等,在p/p_0处于0.1~0.2区间则较高,这三个区间里,TATB样品的分维数均都高于HNS样品。与样品表面积数据相比,BJH、HK数据和分形分析提供的微结构信息更为详细,这将有助于对超细炸药团聚体微结构和微结构-性能关系的理解。

基于DMF环境的HNS热分解实验研究

六硝基芪（ HNS）作为性能优良的耐热炸药被广泛应用，由于其制备工艺到提纯等过程均是在溶液中进行，溶液局部高温可能导致体系不稳定或发生意外爆炸。为了研究HNS在溶液中的热分解情况，选用二甲基甲酰胺（ DMF）作为溶剂，采用自行设计的临界爆温测试装置测试了HNS、DMF以及HNS溶液的热分解情况。结果表明，在本实验条件下，0.5 g HNS在高温加热时会发生爆炸；HNS质量浓度为1％~8％时， HNS溶液发生了爆炸；随着溶液中HNS浓度增大，临界爆炸温度会下降。

机械球磨法制备纳米HMX/HNS共/混晶炸药

采用机械球磨法制备了平均粒径为93.2nm的奥克托金/六硝基茋(HMX/HNS)纳米共/混晶炸药;用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)对样品进行了表征;采用DSC及DSC-IR分析了其热分解性能,并进行了机械感度测试。结果表明,球磨后炸药的微观形貌呈类球形,粒度呈正态分布;机械球磨作用并未改变炸药原有的分子结构和表面元素,但XRD测试结果表明球磨后的HMX/HNS有新晶相生成;HMX/HNS的热分解活化能为328.7kJ/mol,较原料HMX和HNS分别高45.09和125kJ/mol,说明HMX/HNS具有更好的热稳定性;HMX/HNS热分解的主要产物为CO2和N2O,并有少量的NO和H2O;特性落高(H50)大于90cm,摩擦感度爆炸百分比(P)为8%,机械感度低于HMX和HNS,显示HMX/HNS具有良好的安全性。

hns基因对大肠埃希菌生物膜形成能力的影响

目的建立大肠埃希菌Red重组系统无痕敲除方法,探讨hns基因对大肠埃希菌生物膜形成能力的影响。方法以大肠埃希菌MG1655为研究对象,将p KD46质粒转化入MG1655感受态细胞。以质粒p KD3为模板扩增氯霉素抗性基因片段,并将其转化入MG1655/p KD46,氯霉素抗性平板筛选阳性克隆。利用p CP20质粒删除氯霉素抗性基因,构建MG1655 hns基因缺失菌株。96孔板结晶紫染色法分析MG1655 hns基因缺失株生物膜形成能力的变化。苯酚-硫酸法检测细菌胞外多糖含量。结果氯霉素抗性基因消除后的hns基因缺失株PCR产物长度为434 bp,测序鉴定正确,成功构建MG1655△hns基因缺失株。MG1655△hns菌株生物膜形成能力和胞外多糖产生显著低于MG1655(P<0.01)。结论利用Red重组技术成功构建出MG1655△hns菌株,hns基因对细菌生物膜的形成具有重要的调控作用。

高纯高比表面积HNS的研究

完成了HNS的提纯和超细的研制 ,使HNS的纯度达到 99%以上 ,平均粒径小于 1μm。并确定了高纯高比表面积HNS(HNS -F)百克量级的制备工艺。HNS -F的技术指标达到了美国同类产品的要求 ,并按标准通过了 8项安全性鉴定试验 ,药剂在冲击片雷管中的最低发火能量为 0 .30J。

超细HNS在非限制条件下的烤燃试验

为了获得六硝基茋的烤燃响应特性,对六硝基茋进行了非限制条件下的程序升温烤燃试验。结果表明,随着升温速率的增加,HNS的起始反应温度呈升高的趋势。3.3℃/h升温速率下3种尺寸的HNS药柱只发生热分解反应,且反应后发现大量黑色残留物。在5℃/min和10℃/min条件下药柱发生燃烧或不完全燃烧反应,均没有发生爆炸现象。几种尺寸药柱点火时的表面温度为328~335℃。反应的剧烈程度随着装药量和升温速率的增加而增大。恶劣的升温条件会使药柱局部达到临界反应温度,造成药柱局部反应。在非限制条件下,小装药量的HNS药柱具有较高的热安全性。