HMX热分解动力学与热安全性研究

利用差示扫描量热法(DSC),获得了单质炸药奥克托今(HMX)热分解的特征参数,利用热重法(TG)得到HMX热分解的起始分解温度、各阶段的失重量、最大失重速率及对应的温度、最终残渣量、反应深度、反应速率等参数。将DSC、TG数据与Malek法相结合对HMX的热安全性进行了研究。结果表明,HMX在加热过程中先出现晶型转变吸热峰和一个熔融吸热峰,继续加热,出现一个剧烈的分解放热峰,且分解完全。HMX的最可几机理函数,热爆炸临界温度和自加速分解温度分别为f(α)=(1-α)2,Tb=279.9℃和TSADT=273.3℃。

一种判定RDX热分解机理函数与热安全性的方法

将DSC、TG数据与Malek法相结合研究了RDX的热分解,得到外延起始温度Te0、拐点温度Ti、峰顶温度Tp、分解终止温度Tf、分解焓变ΔH、表观活化能E、指前因子A、反应级数n、热爆炸临界温度Tb和自加速分解温度TSADT;利用TG热分析得到RDX热分解的起始分解温度T0、质量损失Δm%、最大质量损失速率及对应的温度、最终残渣量、反应深度、反应速率dα/dt等参数。结果表明,RDX在加热过程中先出现一个吸热峰,为RDX的相变峰,继续加热,出现一个剧烈的放热峰。说明RDX在加热过程中先熔化后分解,且分解完全。将整理后的热分析数据与Malek法相结合,计算出RDX热分解的最可几机理函数为三维扩散,Ginstling-Brounstein方程为:f(α)=(3/2)[(1-α)-1/3-1]-1,并对RDX的安全性进行了讨论。

含能配位聚合物[Cu(tza)_2]_n的晶体结构、热分析、感度和催化性能

以碱式碳酸铜和四氮唑乙酸在水中反应制备得到四唑乙酸铜(Ⅱ)含能配位聚合物[Cu(tza)2]n,并培养出单晶.运用元素分析、FTIR分析和X射线单晶衍射对含能配位聚合物的组成和结构进行了表征,采用差示扫描量热分析(DSC)和热重-微分热重分析(TG-DTG)研究了含能配位聚合物的热分解过程,结果表明,[Cu(tza)2]n的热分解包含3个放热峰.用Kissinger和Ozawa-Doyle法对第1个放热分解过程进行了动力学研究,计算得到其活化能为356.1 kJ/mol.配合物的撞击、摩擦、火焰感度和5 s爆发点测试结果表明,[Cu(tza)2]n具有一定的感度.同时研究了[Cu(tza)2]n对环三次甲基三硝铵(RDX)热分解的影响,结果表明,[Cu(tza)2]n可以使RDX的放热分解峰温提前16.7℃,使分解速度加快,对RDX具有良好的催化作用.

HMX晶体形貌的计算模拟

利用Material Studio中Morphology模块所含的BFDH、Growth Morphology和Equilibrium Morphology 3种方法计算了HMX的晶体形态和结晶习性;研究了重要晶面的结构、晶体的生长习性和晶面结构与晶形控制剂的关系。结果表明,Growth Morphology和Equilibrium Morphology方法的计算结果与实际比较吻合。

晶形控制剂在苦味酸钾合成中的应用

为确定苦味酸钾(KPA)中晶形控制剂的用量,选择官能团中含有活泼H原子的非离子型表面活性剂作为KPA的晶形控制剂,研究了其水溶液的表面张力和临界胶团浓度。通过对在不同条件下得到的KPA进行XRD研究,确定了KPA晶体成长过程中对晶体形状影响较大的晶面。结果表明,通过加入晶形控制剂能显著降低最强衍射峰,影响KPA的主导晶面,对KPA晶体的晶形起到控制作用。通过对晶形控制剂表面张力的测量,选择合适的晶形控制剂和用量,能够制得颗粒状KPA晶体。

不同热分析方法研究B炸药的热分解

用差示扫描量热仪(DSC)、热重-微熵热重分析仪(TG-DTG)、动态真空安定性技术(DVST)和温度跃升傅里叶变换红外(T-Jump/FTIR)光谱测定法对B炸药在不同试验条件下的热分解行为进行了研究。结果表明,在50～400℃有一个吸热峰和放热峰,吸热峰与主体炸药TNT的熔化峰相一致,放热峰与主体炸药RDX的分解峰一致。在50～400℃有两个失重阶段,第一个失重阶段的失重量与主体炸药TNT的失重量一致,第二个失重阶段的失重量与主体炸药RDX一致,与DSC分析结果相符。B炸药在100℃/48h下的产气量为0.43mL/g,表明B炸药有好的热安定性。B炸药快速热裂解过程的含氮气相产物主要有NO、NH3、HCN和HONO。含碳气体产物主要有CO、CO2、HOCO和HCN。得到了这些产物相对摩尔浓度随时间变化的曲线。

共基质对原油降解的影响及反应动力学研究

将α-乳糖、葡萄糖和蔗糖作为原油的共代谢基质,通过一株嗜油菌对共基质体系的降解研究了该菌株在液体培养基中对不同共基质体系的代谢过程,并进行了动力学分析,考察了不同共代谢基质对原油降解的影响。红外分光光度法分析表明在30℃的条件下,共基质α-乳糖对该菌株的降解性能起促进作用,可使原油的降解率提高到80%,葡萄糖和蔗糖对其降解性能有抑制作用。动力学分析后发现添加了以α-乳糖作为共基质的降解体系的反应速率常数最大,各降解体系的反应速率常数的大小顺序依次为:k(α-乳糖与原油)>k(原油)>k(葡萄糖与原油)>k(蔗糖与原油)。

4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的合成工艺改进

采用次氯酸钠代替二氯异氰尿酸钠作为氧化剂对4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的合成工艺进行了改进。研究了光照时间、有效氯与乙酸的摩尔比和反应温度三种不同条件对于反应工艺的影响。所得产品的结构和性能与文献结果进行了对比。结果表明,在避光的条件下,有效氯与乙酸的摩尔比为1∶2.5,反应温度为7℃时,收率为78%;与二氯异氰尿酸钠相比,以次氯酸钠作为氧化剂合成4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的工艺不仅省略了4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的分离提纯步骤,而且有效地解决了处理异腈尿酸的难题。

一种倾斜式中小推力火箭发动机试车架设计

火箭发动机热试车试验需要在试车架上进行,但目前采用的试车架存在占地面积大或结构复杂、建设成本高的问题,不适合中小推力火箭发动机试验。为解决这些问题,该文提出一种操作简易、成本低廉的倾斜式中、小推力火箭发动机试车架设计方案。试车架采用简支框架结构设计,通过强度仿真完善设计方案;根据工程经验,选配性能稳定的推力传感器;采用流体仿真(CFD)模拟试验火箭发动机的燃气羽流场来设计与试车架相匹配的燃气导流槽。在试车架安装调试后,进行火箭发动机热试车试验,结果表明火箭发动机的推力轴线偏差满足指标要求,推力传感器测试正常。

含能化合物(AIM)NO_3与(AIM)(HTNR)·H_2O的合成、晶体结构及性质研究

利用2-叠氮咪唑(AIM)与硝酸(HNO3)和斯蒂芬酸(TNR),采用直接法合成了新型含能化合物2-叠氮咪唑硝酸盐和2-叠氮咪唑斯蒂芬酸合水,利用缓慢蒸发溶剂法培养出了可用于X射线衍射的单晶.利用X射线单晶衍射测定了标题化合物的结构,并利用元素分析和红外光谱的方法对其组成进行了表征.实验研究表明2-叠氮咪唑硝酸盐晶体属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数为a=17.034(3),b=6.5214(13),c=13.095(3),β=111.78(3)°,V=1350.8(5)3;Dc=1.693g/cm3;分子式为C3N6O3H4,是由AIM+和NO-3结合成的离子化合物,分子中含有大量的氢键,结构较为稳定.2-叠氮咪唑斯蒂芬酸合水晶体属于三斜晶系,空间群为P1,晶胞参数为a=6.4900(13),b=7.4286(15),c=15.401(3),α=101.57(3)°,β=98.56(3)°,γ=99.89(3)°,V=703.6(2)3;Dc=1.757g/cm3;分子式为C9H8N8O9,是由AIM+和HTNR-结合成的离子合水化合物.利用差示扫描量热法(DSC)和热重-微分热重法(TG-DTG)对其热分解进行分析,结果表明,在10℃/min的升温速率下,两个化合物的热分解均出现1个放热峰,分解产物主要为气体物质.最后对标题化合物进行感度性能测试,结果表明(AIM)NO3具有一定的火焰感度,有望作为含能材料应用于相关领域.