GI-920炸药的热分解动力学研究

根据PETN和GI-920炸药在升温速率分别为5,10,20 K.min-1的DSC-TG曲线,对PETN和GI-920炸药的热分解过程进行了研究,用Ozawa法和非线性等转化率积分法获得PETN和GI-920炸药热分解动力学参数和机理函数。结果表明,PETN与GI-920炸药的热分解机理属随机成核和随后生长。在不同升温速率的TG曲线上,GI-920炸药热失重开始温度大致相同。GI-920炸药DSC曲线呈现一个吸热熔化峰和一个放热分解峰,130℃以下有良好的热稳定性。GI-920炸药热分解的活化能、指前因子和机理函数分别为156.02 kJ.mol-1、1.934×1017s-1、f(α)=4/3(1-α)[-ln(1-α)]14,热分解动力学方程为:dα/dt=2.579×1017×(1-α)[-ln(1-α)]41exp(-(1.876×104)/T)。

GI-920炸药加速老化模拟

为了解老化对GI-920炸药爆轰性能的影响,分析了GI-920炸药加速老化的机理和效应,根据推导的热分解动力学方程计算了GI-920炸药在70℃和75℃加速老化至不同反应深度时的密度、组成和生成热,进而通过VLWR爆轰程序计算GI-920炸药加速老化后的爆轰参数。结果表明,经过加速老化后,GI-920炸药的密度、爆速和爆压均有所降低。

GI-920炸药的爆轰性能计算

根据“JANAF Thermochemical Table”,在2000～6000K温度范围,对含硅元素的GI-920炸药爆轰产物SiO2和SiH4的热力学函数系数进行了标定,然后用VLWR爆轰程序计算GI-920炸药的爆轰性能参数,理论计算值和实验值比较接近。

GI-920炸药老化前后的热分解

在长期贮存过程中，GI-920炸药中的PETN会发生缓慢热分解，其中分解产物气体对炸药产生自加速作用。从以前的研究结果来看，GI-920网络炸药老化后有明显的爆速下降，如平面爆速板经65℃老化14个月，其爆速由原来的7303m／s下降到6822m／s。为了跟踪老化过程，本文在65℃下对GI-920炸药进行了14个月的加速老化实验，并测试了不同老化阶段的GI-920样品在100℃，48h下的常压热失重，结果见图1。