二硝酰胺铵液滴微爆特性的试验研究

该研究旨在揭示绿色无毒航天推进剂二硝酰胺铵(ADN)液滴在燃烧室内的微爆特性,以期提高发动机燃烧效率并减少污染物排放。通过建立挂滴式试验系统,研究了ADN液滴微爆过程中的形态变化,并分析了环境温度和液滴初始直径对微爆特性的影响。结果表明:环境温度升高并未缩短微爆延迟时间,但导致微爆强度和持续时间减小;液滴微爆持续时间与环境温度无显著负相关性,而当量蒸发速率随温度升高而增加,增加速率逐渐减缓;着火时刻随环境温度升高而提前;液滴初始直径的增大导致微爆延迟时间增加,微爆强度、持续时间和当量蒸发速率与初始直径无明显正相关关系,着火时刻则随之延迟,但趋势逐渐减弱。研究表明,环境温度和液滴初始直径是影响ADN液滴微爆特性的关键因素,对优化ADN作为航天推进剂的使用具有重要理论和工程意义。

二硝酰胺铵/α-环糊精共晶研究

共晶技术是针对第三代含能材料二硝酰胺铵(ADN)有效的防吸湿方法之一。采用模拟计算的手段系统研究了以α-环糊精(α-CD)为共晶客体的ADN含能共晶的结构和性质,建立了含能共晶结构和吸湿性的理论研究模型。基于结合能和静电势分析,确定了ADN与α-CD形成共晶的最稳定化学计量比为2∶1;共晶体的晶体形貌为棱台状,重要晶面为(020)、(021)、(02-1)、(111)、(-11-1)、(110)、(-110),与饱和吸湿率15.35%的ADN晶体相比,其在20℃、40%相对湿度下的总饱和吸湿率下降至0.74%,防吸湿效果良好。

二硝酰胺铵在火炸药中的应用

综述了新一代氧化剂二硝酰胺铵盐(ADN)在固体推进剂、炸药及发射药中的应用研究进展,认为ADN是替代推进剂中过氯酸铵氧化剂的最佳侯选物。提出了优化工艺、降低成本、改进ADN稳定化和球形化技术以及ADN应用方面的建议。

国外二硝酰胺铵的发展现状

在跟踪国外二硝酰胺铵(ADN)发展现状及最新动向的基础上,综述了ADN合成与制备工艺、球形化技术发展、ADN应用研究及最新进展;分析了国外解决ADN吸湿性的技术途径及ADN推进剂配方;指出ADN未来发展应关注以下方面:新型结晶造粒及后处理工艺已成为改进ADN应用性能且实现规模化生产的关键因素;开发高效的ADN合成路线和提高生产规模是降低ADN成本的重要手段;解决吸湿性问题对ADN应用的制约。附参考文献18篇。

二硝酰胺铵(ADN)球形化技术研究进展

对二硝酰胺铵(ADN)的球形化技术进行了比较详细的综述。从乳液球形化、喷雾球形化、喷射研磨球形化、超声波球形化、微反应球形化技术及膜乳化结晶新技术等几方面介绍了ADN球形化技术的研究现状,对比了各种技术的优缺点,提出了超声波球形化技术、微反应球形化技术和膜乳化结晶技术是ADN球形化制备技术发展的趋势,并指出了我国ADN球形化技术的发展方向。

单分散钴纳米粒子的制备及其对二硝酰胺铵(ADN)的热分解作用

采用氢电弧等离子体法在惰性气氛中制备了单分散的高纯度纳米Co粉。利用透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、比表面吸附仪、X射线衍射(XRD)等手段对样品的粒度、形貌、比表面积、成分进行了表征。将纳米Co粉按不同比例与二硝酰胺铵(ADN)制成复合粒子,并用差热分析(DTA)考察了不同比例的纳米Co粉对ADN的热分解催化作用。结果表明,在ADN中加入纳米Co粉,可使ADN的分解峰温明显降低,比例越大,分解峰温的降低也越多,且表观分解热显著增大,说明纳米Co粉对ADN有较强的催化作用。

反相高效液相色谱法测定二硝酰胺铵的纯度

采用Agilcent C18反相色谱柱（150mm×4．6mm，5μm），选用二元流动相乙腈（pH值为3．0的磷酸水溶液），在体积比为10：90、流速为1mL／min、柱温为30℃、检测波长为210nm的条件下，采用面积校正归一化法计算了二硝酰胺铵（ADN）的纯度。结果表明，当ADN的质量浓度为0．0001～0．001g／mL时，色谱峰面积与ADN标准样品质量浓度呈良好的线性关系A=51．73C＋5．442，相关系数为0．9980，平均回收率为98．33％～99．67％，相对标准偏差为0．49％。该方法结果准确可靠，操作简单实用，可用于ADN产品纯度分析。

二硝酰胺铵的燃烧和热分解

通过燃速测定、差示扫描量热技术(DSC)和热失重技术(TG)研究了有机金属化合物(OME)对二硝酰胺铵(ADN)单元推进剂的热分解和燃烧性能的影响.1～12 MPa范围内,1%OME可以提高ADN单元推进剂的燃速.TG和DSC分析表明,OME可以显著降低ADN的起始分解、放热温度;OME含量对ADN的起始热分解温度有明显的影响.热分解动力学分析显示,加入1%OME后,ADN的热分解活化能降低30%左右.

原子层沉积技术合成氧化铝薄膜包覆二硝酰胺铵

通过原子层沉积(ALD)技术以三甲基铝和水作为前驱体在二硝酰胺铵(ADN)表面沉积氧化铝包覆膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)对包覆后ADN的表面形貌、化学成分进行了分析,通过蒸汽吸附分析仪(VSA)对包覆氧化铝薄膜的ADN样品进行了吸湿性测试,并且对ADN表面氧化铝薄膜生成机理进行了探讨。结果表明:ALD氧化铝薄膜对ADN表面形成了完整的包覆,薄膜厚度最高可达数百纳米。包覆有ALD氧化铝薄膜的ADN样品暴露在潮湿空气中48 h形貌不发生明显变化。在25℃,湿度70%的环境条件下,VSA测得包覆200和400周期氧化铝薄膜的ADN吸湿率分别为40.99%和40.75%。以上研究结果表明,尽管ALD氧化铝对ADN表面实现了完整包覆并在潮湿空气中维持了样品形貌,被包覆的ADN样品吸湿性尚未获得明显改善。

球形二硝酰胺铵研究

介绍了二硝酰胺铵 (ADN )的液相凝聚成球方法 ,并对球形ADN的吸湿性、感度 (撞击、摩擦 )、粒度分布以及颗粒表面进行了测试和分析。结果表明 ,球形ADN吸湿性、感度优于非球形ADN。用这种方法制得的球形ADN粒径为 5～ 80 0 μm。

二硝酰胺铵(ADN)球形化工艺研究

介绍了近年来国外关于二硝酰胺铵 (ADN)球形化的工艺方法 ,重点讨论了中间介质、分散剂、表面活性剂和热稳定剂的作用及其选择方法。

碳纳米管催化二硝酰胺铵燃烧和热分解

通过燃速测定和热失重研究了碳纳米管(CNTs)、CNTs负载Fe2O3纳米粒子(Fe2O3/CNT)和CNTs负载Fe.Cu纳米粒子(Fe.Cu/CNT)对二硝酰胺铵(ADN)燃烧和热分解的影响。结果表明:CNTs、Fe2O3/CNT和Fe.Cu/CNT三种催化剂都可以提高ADN的燃速,降低压力指数。当这三种催化剂添加质量分数为3%时,在4M Pa下,燃速从30.49mm/s分别增加到50.59mm/s、39.72mm/s和38.79mm/s,压力指数从0.81分别降低到0.36、0.67和0.75。TG分析表明,添加质量分数为1%催化剂时,这三种催化剂降低ADN的初始热分解温度分别为18.3℃、12.1℃和11.6℃。

二硝酰胺铵推进剂的能量特性

二硝 (基 )酰胺 (基 )铵 (ADN)是一种新型稳定的高能无机氧化剂 ,其单元推进剂的比冲为 2 0 0 3.2 Ns/kg,燃烧温度为 2 10 0 K,用ADN取代丁羟复合固体推进剂中的高氯酸铵 (AP) ,比冲可提高 10 4.5 Ns/kg,与 GAP组成的无烟推进剂比冲可达 2 6 0 7Ns/kg,由GAP/ADN/RDX组成的无烟推进剂 ,最高比冲为 2 6 30 Ns/kg.

二硝酰胺铵热分解机理的理论研究进展

介绍了二硝酰胺铵(ADN)热分解反应的基本性质。总结了ADN分解反应的理论研究结果。分析了溶剂对DN-模型中ADN分解行为的影响,比较了二硝酰胺酸(HDN)、二硝酰胺酸二聚体(HDN2)及其二硝酰胺铵二聚体(ADN2)簇模型中不同质子转移异构体分解的优势路径,以及分子内和分子间双质子转移过程对不同异构体的形成和分解反应的影响。讨论了微量水在(H2O)n…NH4+[ON(O)NNO2]-(n=1,2,3)和ADN2簇模型中对ADN反常分解行为的原因。不同理论模型在一定程度上揭示了ADN分解反应的本质,在较大ADNn簇中获得的动力学参数与实验结果吻合更好。研究认为,对ADN体系分解产生的各中间体之间的交叉反应以及将QM-MM方法用于较大ADNn簇和溶剂化模型的研究,对理解ADN复杂分解反应以及获得其应用过程所涉及的相关热力学和动力学参数具有重要作用。

碳酸铅催化二硝酰胺铵的燃烧特性和热分解行为研究

通过燃速测定、差示扫描量热法(DSC)和热失重法(TG)研究了碳酸铅(PbCO3)对二硝酰胺铵(ADN)热分解和燃烧性能的影响。在3～12MPa范围内,ADN+5%PbCO3+0.2%石蜡的燃速高于ADN+0.2%石蜡,PbCO3使ADN+0.2%石蜡的麦撒燃烧特性消失。TG和DSC分析表明,PbCO3可以降低ADN的初始热分解温度;ADN+5%PbCO3与纯ADN相同失重时对应两者的温度之差随质量损失增加而减小。动力学分析显示,加入5%PbCO3后,ADN热分解表观活化能降低。分析认为,ADN+5%PbCO3+0.2%石蜡和ADN+0.2%石蜡燃烧特性与其表面的ADN熔化层的特征存在关联。

二硝酰胺铵复合推进剂燃烧性能研究

为降低复合固体推进剂特征信号,利用新型聚醚黏合剂制备了含绿色氧化剂二硝酰胺铵(ADN)的复合推进剂.燃速测试表明,ADN复合推进剂燃速高于相应的高氯酸铵(AP)复合推进剂,燃速压力指数较高.热失重分析表明,聚醚黏合剂体系起始热分解温度为235℃,ADN复合推进剂起始热失重温度与相应AP复合推进剂相同,热失重曲线低于相应AP复合推进剂.扫描电镜分析显示,含ADN复合推进剂燃烧熄火表面存在明显熔融层.

碳纳米管负载氧化铋的制备及催化二硝酰胺铵热分解的研究(英文)

采用微波辐射法制备了沉积于碳纳米管(CNTs)表面的氧化铋(Bi2O3)纳米粒子(Bi2O3/CNTs),用扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对制备的Bi2O3/CNTs纳米粒子进行了表征。研究了Bi2O3/CNTs纳米粒子对二硝酰胺铵(ADN)的催化热分解。结果表明,纳米Bi2O3均匀沉积在CNTs表面,平均粒径为8nm;添加3%Bi2O3/CNTs纳米粒子的ADN的初始热分解温度降低了12.8℃,热分解终止温度降低了29.3℃;NH4N(NO2)2→NH4NO3+N2O为ADN初始热分解的主导反应。

耦合凝相-气相动力学机理的二硝酰胺铵燃烧模型

为了研究二硝酰胺铵ADN(Ammonium Dinitramide)固体推进剂燃烧物理化学过程并预测其燃烧特性,建立一个耦合凝相-气相动力学机理的ADN燃烧模型。该模型基于凝相与气相的总连续方程、组元连续方程、能量守恒方程及有限速率化学动力学方程而建立,并引入多组元系统状态方程封闭方程组。模型中包含34种组元,1个固相(凝相)ADN分解总化学反应和165个气相细节(基元)化学反应,并使用以温度函数表示的物性参数进行计算。应用气相燃烧模型对0.6 MPa下ADN燃烧火焰温度、组元摩尔浓度分布进行预测;应用耦合凝相-气相的燃烧模型对0.2 MPa^36 MPa压强区域内柱状端燃ADN推进剂燃速、燃烧表面温度进行预测,计算结果与文献报道试验数据较吻合。说明该燃烧模型能够较准确描述ADN气相燃烧波结构和ADN固体推进剂燃速特性。

二硝酰胺铵无毒推进剂用燃烧室材料研究进展

二硝酰胺铵(ADN)无毒推进剂是未来化学推进技术的一个新方向。介绍了二硝酰胺铵基无毒单组元液体推进剂的性能特点,概述了ADN推进剂用发动机材料研究应用现状。采用具有高熔点、优良的高温抗氧化性能和高温强度的贵金属基材料用于发动机燃烧室的制备,是提高ADN无毒推进系统发动机性能的有效途径。

添加剂对二硝酰胺铵热分解行为的影响

向二硝酰胺铵(ADN)样品中加入3种添加剂3-氨基-2-萘酚、尿素和乌洛托品(HMT),制备了球形化改性ADN及ADN/添加剂混合物;利用差示扫描量热法(DSC)和热重(TG)分析法研究了3种添加剂对ADN热分解行为的影响;采用Kissinger法和Ozawa法计算了其活化能;利用等温方法(TG法和TAM法)进一步研究了纯ADN和ADN/HMT在等温条件下的热分解行为。结果表明,3种添加剂均提高了ADN的起始分解温度和峰温;当添加HMT时,热分解起始温度和峰温提高最为明显,起始温度分别提高7.3～10.0℃(DSC)和6.3～7.1℃(TG);分解峰温提高7.0～9.0℃(DSC);Kissinger法和Ozawa法计算得到ADN/HMT热分解的活化能分别为155.6和165.2kJ/mol;添加HMT后,ADN的初始分解速率由3.0%/h降至1.6%/h,ADN的放热峰由单峰变为肩峰,且出峰位置明显延后,表明HMT能明显抑制ADN的热失重和放热行为。