2/1樟单基发射药的真空与非真空环境安定性试验可替代性研究

基于深空探测用单基发射药在外太空中要经受长时间真空、温度交变等复杂的太空环境,而现有标准的安定性评估方法对其不适用的情况,设计了2/1樟单基发射药在75℃高温真空和非真空条件下的对比试验,测试双环境应力下药剂的安定剂含量、热分解性能及药剂成分等安定性敏感参量。结果表明:在试验周期10d内,药剂在75℃真空和非真空的试验环境下,其二苯胺含量、分解温度和氮含量等参数无显著性差异。本研究可为单基发射药在复杂多变环境下的安定性评估提供参考。

高性能改性单基发射药的制备与性能

以高氮量单基发射药为原料,使用先吸收NG、后吸收聚酯钝感剂的两步法工艺,成功制备出高能钝感单基药(HEDS)。试验表明,对比单基发射药,HEDS发射药的能量更高,燃烧渐增性更强,吸湿性更小。随NG加入量增大,钝感剂加入量减小,HEDS发射药的爆热增大。HEDS发射药具有十分优异的燃烧渐增性能,且钝感剂含量对其燃烧渐增性有显著影响,这种特性与其特殊结构有关。HEDS发射药的点火性能有待改进。

模糊综合评价在单基发射药生产安全评价中的应用

单基发射药属于易燃、易爆危险品,生产过程中极易发生燃烧和爆炸。近年来,随着单基发射药生产规模不断向大型化、连续化发展,形成事故的原因更加复杂。结合单基发射药生产过程中事故发生的特点,提出对这个多因素,多变量,多层次的发射药生产系统运用模糊综合评价法进行安全评价。从四个方面分析了影响发射药生产安全的因素,建立了较合理的安全评价指标体系,并运用层次分析法给出各因素权重,从而建立了单基发射药的生产安全评价模型,并且提出了具体的安全整改措施及建议,为预防及避免事故发生,提高生产效益,提供了更加准确的科学依据。

近红外光谱法快速检测单基发射药中的二苯胺含量

采用近红外光谱法快速测定了单基发射药中二苯胺（DPA）的含量。评价了多个光谱预处理方法的优化效果,采用反向偏最小二乘法（biPLS）优选了建模波段（4 698~4 991、6 464~6 761和9 414~9 708cm-1）,并根据光谱分析结果和回归系数图解释了波段的选择。基于建模参数优化结果建立了二苯胺定量模型,并对模型进行了重复性验证。研究了环境温度对模型预测结果的影响。结果表明,确定的最佳光谱预处理方法是标准正态变换（SNV）、一阶导数和平滑的组合;模型校正相关系数（Rc）和验证相关系数（Rp）分别为0.995 3和0.988 5,预测均方根误差RMSEP为0.163 5;重复性极差和标准偏差均低于0.1%;环境温度的变化对模型预测的影响不显著。该方法可用于快速检测单基发射药中的二苯胺含量。

退役单基发射药临界起爆特性的研究

为研究退役单基药的临界起爆特性,采用显式动力学有限元程序——AUTODYN软件对退役单基药在冲击波作用下的临界起爆特性进行数值模拟。结合隔板实验和临界起爆压力实验验证了数值模拟的可靠性。数值模拟中,通过改变隔板材料、试件壳体厚度及起爆方式3种途径研究其临界隔板值及临界起爆压力,利用理论计算得到其临界能量通量。结果表明,随着隔板材料冲击阻抗的增大,试样临界隔板值逐渐减小;随着试件壳体厚度的增加,试样的临界隔板值逐渐增大、临界起爆压力逐渐减小,但当壳体厚度增至5mm后,两者不再变化;3种起爆方式中,面起爆的临界隔板值和临界能量通量最大。

黑火药和单基发射药的电热丝点火实验研究

用实验方法研究了黑火药和单基发射药在电热丝作用下的点火问题 ,测出了实验条件下两种药剂的临界点火电流及点火延滞期 ,并推算出了点火的电热丝温度。

微热量热法测定单基发射药的化学动力学参数

用微热量热法系统测试了单基发射药的动力学参数 ,摸索了测试条件 ,其测定结果对今后发射药分解机理和安全性研究具有一定的参考价值。

含RDX单基发射药表面能的实验研究

鉴于物体的表面性能对物体的物性有很大的影响,采用接触角测量法研究了不同的温度下RDX含量对单基发射药表面能的影响。实验结果表明,单基发射药的表面能随RDX含量的增加而减小,随温度的升高而降低。

单基发射药生产过程中驱水棉水分含量的快速检测方法

由于驱水棉的水分含量对单基发射药成型工艺有着较大的影响,采用近红外光谱分析技术对驱水棉水分含量进行快速检测。通过对比分析纯水、硝化棉(NC)、乙醇以及驱水棉的光谱图,确定了水分含量检测建模区域为5 015.6~5 224.8 cm^(-1)和6 525.9~7 008.7 cm^(-1)。比较不同光谱预处理方法,发现标准正态变量校正(SNV)、一阶导数和平滑的组合方法对驱水棉的光谱进行预处理效果最好。采用偏最小二乘法对水分含量建立定量校正模型,并对预测集样本进行预测和对模型进行重复性验证。试验结果表明:校正集和交互验证相关系数R2分别为0.995 4和0.994 4,预测均方根误差RMSEP值为0.039 0,对预测集的药料样本预测的平均相对误差为0.997%,模型的重复性良好,检测时间小于20 s,能满足单基发射药连续自动化生产工艺的要求。

近红外在线检测单基发射药驱水过程中各组分含量

单基发射药生产的第一步是塑化成型,由驱水、塑化、压伸、切药和其他一些工序组成。单基发射药的主要成分是硝化棉(NC),为了运输和储存的安全,需要含有14%~32%的水分。水分影响溶剂的内聚能密度,阻碍溶剂溶塑硝化棉,因此塑化前先要驱除硝化棉中的水分。近红外光谱分析技术由于具有分析速度快、对样品无损、效率高以及能在线检测等优点已经在农业、食品、石油等领域得到广泛的应用。本文研究了运用近红外光谱分析技术对单基发射药生产过程中药料各组分含量的快速检测方法。

湿度对单基发射药热分解速度的影响

在不同湿度的条件下，用微热量热法对粉状与粒状单基发射药进行热过程测量实验，对实验结果进行了处理与分析，发现实验样品形状对单基发射药热分解特征量有一定的影响，随着湿度的增加，发射药开始加速分解的时间逐渐减短，当湿度〉84％以后，开始分解的时间又快速增加，但是当湿度为92％时仍比湿度为2％的时间短，且湿度对单基发射药的峰形也有影响。

单基发射药中二苯胺的极谱法测定

将单基发射药亚硝化后用单扫描方波极谱法测定溶液中的二苯胺（DPA）含量，用丙酮溶解单基发射药试样，使用组成与待测样品相同的单基标准样品作工作曲线。在5％丙酮／0．025mol·LH^-1H2SO4／5．0×10^-3mol·L^-1NaNO2底液中，测量DPA亚硝化产物在电位为-0．59V（vs．SCE）的峰电流。结果表明，峰电流与DPA浓度在3．5×10^-6～1．0×10^-4mol·L^-1范围内具有良好的线性关系（r=0．999）。测定了单基发射药8／1-12样中的DPA含量，与溴化法测定结果一致。试验的加标回收率达98．2％～102．4％。

基于性能老化量分布的单基发射药使用可靠性模型

通过对某型超期贮存弹药的单基发射药进行静态抗压强度试验,得到不同贮存年限发射药的抗压强度。利用可靠性理论和方法,对试验结果进行统计分析,得出超期贮存单基发射药的抗压强度随时间的变化规律。建立了基于性能老化量分布规律的发射药使用可靠性计算模型,对7/14单基发射药使用可靠性进行了预估。结果表明,随着贮存时间的增加,发射药的使用可靠性显著降低;在不同的压力波条件下,发射药的安全使用寿命相差较大。

单基发射药中钝感剂组分含量的快速检测方法

为解决传统分析方法测定单基发射药中钝感剂(樟脑)含量存在时间长、工作量大等问题,建立了一种采用近红外光谱法快速测定单基发射药中钝感剂(樟脑)组分含量的新方法;通过对比单基发射药药粒样品及钝感剂光谱图特点,确定了钝感剂组分最佳建模光谱范围为8 300~8 510cm^(-1);并对样品光谱图进行了预处理,对比了多个不同光谱预处理方法的效果,确定出最佳光谱预处理方法是多元散射校正(MSC)+一阶导数的组合;采用偏最小二乘法建立了钝感剂的近红外模型,并对模型的预测能力进行了验证。结果表明,钝感剂的模型校正相关系数(R_c^2)和验证相关系数(R_p^2)分别为0.972 3和0.973 5,验证的校正标准偏差(RMSEC)和交互验证的校正标准偏差(RMSECV)分别为0.163 6和0.150 8;预测均方根误差(RMSEP)为0.182 7,验证集标准偏差与预测标准偏差的比值(RPD)为6.87;将该模型应用到单基发射药中樟脑含量的检测,可使预测值极差和标准偏差均低于0.2%,表明该方法能实现单基发射药中钝感剂组分含量的快速检测。

三元混合溶剂对高氮含量单基发射药性能的影响

为了提高高氮含量单基发射药硝化棉/二硝基甲苯/二苯胺(NC/DNT/DPA)的力学性能,在醇酮溶剂中外加3%的辅助溶剂(二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、环己酮、环己烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯)形成三元混合溶剂,对高氮量硝化棉进行塑化成型,获得相应的单基发射药。通过扫描电镜观察单基发射药样品的微观结构,采用万能材料试验机、简支梁式抗冲击试验机测试了单基发射药的力学性能,通过密闭爆发器实验研究了辅助溶剂对单基发射药能量及燃烧性能的影响。结果表明:当有辅助溶剂加入时,高氮量单基药的力学性能提高,其中添加3%乙酸丁酯的试样在低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下试样的抗压强度分别提高了15.7%、4.3%和17.7%,抗冲击强度分别提高了29.9%、96.9%和170.0%;辅助溶剂的加入,对单基发射药的燃烧影响较小;与基础单基发射药相比,三元混合溶剂制备的单基发射药火药力均有小幅下降。

湿度对单基发射药热分解行为的影响

在单基发射药装入玻璃试管密封和非密封的条件下,用微量热法研究了不同湿度单基发射药的热分解行为。实验结果表明,相同湿度(RH),密封条件下单基发射药开始加速分解温度(T0)大于非密封条件下的T0。密封条件下单基发射药最大分解速率温度(TP2)随着RH增加明显减小,但是密封条件下的TP2无明显变化。密闭条件下单基发射药分解反应的进程和反应的加速程度远大于非密封条件下。

一种单基发射药制备工序中切药条件的研究

为了给单基发射药连续生产过程提供一种切药条件快速判定方法,研究了单基药溶剂质量分数对切药质量的影响及利用近红外光谱法快速检测药条溶剂的质量分数。通过对单基药样品与醇醚溶剂光谱采集及光谱分析,确定了醇醚溶剂建模波长范围为9 403. 2～7 499. 5 cm^(-1),选择一阶导数的方法对单基药样品光谱预处理,以偏最小二乘法建立醇醚溶剂质量分数的模型,模型的决定系数为0. 971 2,预测平均误差小于1%,说明模型拟合效果良好,准确可靠,该模型能用于单基药切药过程药条溶剂质量分数的快速检测。经切药试验研究,药条中溶剂质量分数为20%～24%,才能保证切药的质量。近红外光谱法对药条溶剂质量分数快速检测,为单基发射药连续生产过程提供了一种切药条件快速的判定方法。

紫外光谱法检测单基发射药中二苯胺含量

通过紫外-可见全波段扫描绘制出二苯胺的吸收光谱图,得出二苯胺的最大吸收波长为285 nm,在该波长时测试绘制二苯胺标准曲线,利用皂化蒸馏法实现了单基药中二苯胺的分离,经乙醇稀释后可直接在紫外光区测试其吸光度,根据线性回归方程计算出二苯胺含量,通过数据分析及与溴化法的比较验证了紫外光谱测试法的准确性和重现性。

单基发射药孤石爆破特性实验研究

为研究单基发射药孤石爆破特性,利用直径和高度均为50 cm的水泥砂浆试块模拟孤石,开展了0.05~0.25 kg/m^(3)单耗的单基发射药和乳化炸药孤石爆破实验,统计并分析了单基发射药和乳化炸药爆破试块的块度分布、破碎能及能量利用率随单耗的变化规律。结果表明:乳化炸药爆破孤石的最大块度随单耗的增加,但能量利用率变化不大。结合高速摄影观察对比单基发射药和乳化炸药爆破孤石的表面裂纹分布与扩展结果,发现单基发射药破岩模式与乳化炸药存在显著差异,其破岩模式是通过在炮孔内快速燃烧产生的高压气体使试块发生轴向和环向的拉伸破坏,而当试块完全开裂后剩余的发射药不再提供破岩能量。