乳液自组装法制备Al/B/PTFE含能微球及其性能表征

为了探究高活性金属含能微球的制备工艺以及燃烧性能,以Viton为黏结剂,聚四氟乙烯(PTFE)、硼粉(B)和铝粉(Al)为高能组分,采用乳液自组装技术制备了Al/B/PTFE含能微球,并对溶剂的挥发温度、乳化剂的种类、水相和油相的体积比和搅拌速度等工艺进行了优化;采用扫描电子显微镜(SEM)对Al/B/PTFE含能微球形貌进行了表征;采用TG-DSC法分析了Al/B/PTFE含能微球的热分解性能;通过高速摄影和密闭爆发器表征了Al/B/PTFE含能微球的燃烧反应性能。结果表面,水浴温度为25℃、乳化剂为PVA、水油比为80∶30和搅拌速度为700 r/min是Al/B/PTFE含能微球的最佳制备工艺;所制备的Al/B/PTFE含能微球的粒径均匀、球形度高且粒径可控,主要粒径分布范围在约300~900μm;微球的流散性、反应热、燃烧火焰面积和压力输出性能随着粒径的增加,出现先增加后减弱的现象;Al/B/PTFE含能微球的最大反应热,最大火焰面积和最高峰值压力为1097.97 J/g,186.06 cm^(2)和213.3 kPa,分别是物理混合样品的1.77倍、5.16倍和1.37倍。

含能微球敏化乳化炸药水下爆炸能量输出特性研究

将内部含有烷烃的含能微球引入乳化基质,得到一种新型乳化炸药。采用水下爆炸实验探究微球质量分数对乳化炸药水下爆炸性能的影响,得到含能微球质量分数为0.2%~7%的乳化炸药水下爆炸冲击波压力-时程曲线。依据压力结果,通过公式计算和分析得到炸药的水下冲击波峰值压力、比气泡能、比冲击波能以及比爆炸能等水下爆炸参数。实验结果表明:含能微球质量分数0.2%的乳化炸药的峰值压力最大,并且随着微球质量分数增大而下降;乳化炸药的比气泡能随着含能微球质量分数的增大先上升再下降,微球质量分数为4%的比气泡能最大;乳化炸药的爆速、比冲击波能以及比爆炸能均随着含能微球质量分数的增大而下降。

静电喷雾法制备超细CL-20基复合含能微球及其性能研究

为了使六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)球形化并且降低其反应活化能,采用静电喷雾法成功制备了超细NC/CL-20复合含能微球。通过控制静电喷雾实验条件及前驱体溶液参量,得到了球形度完整、粒径在1~3μm且粒度分布较窄的复合物微球颗粒,并且探究了CL-20含量对微球粒度的影响;对该复合微球进行了红外光谱分析、X射线衍射分析、热分解反应动力学研究。结果表明,复合微球中CL-20与NC之间仅为物理复合;原料CL-20为ε晶型,而静电喷雾制备的复合微球中CL-20均为β晶型;几种复合微球的放热峰温均低于原料CL-20;NC/CL-20复合微球的分解反应活化能比原料CL-20降低了28.47kJ/mol。

HMX/F_(2602)纳米含能微球的制备及其性能表征

为了降低HMX的感度,采用喷雾干燥工艺制备了HMX/F_(2602)纳米含能颗粒,其比例为:HMX∶F_(2602)=97∶3;并将喷雾干燥法制备的HMX/F_(2602)纳米颗粒与同等条件下制备的HMX/NC、HMX/Estane5703进行对比表征。采用SEM、XPS、XRD、DSC,以及撞击感度仪对原料HMX、HMX/F_(2602)纳米颗粒进行表征。结果表明:制备的HMX/F_(2602)纳米颗粒的热稳定性、撞击感度均优于同等条件下的HMX/NC、HMX/Estane5703颗粒。制备出的HMX/F_(2602)纳米颗粒呈规则的球形,粒径0.5~4μm之间;其晶型保持不变。原料HMX、HMX/F_(2602)纳米颗粒的活化能分别为523.16 kJ/mol,469.89 kJ/mol;热爆炸临界温度分别为279.34℃,279.20℃,特性落高分别为17.6 cm,82.2 cm。

Al/PVDF含能微球的制备及其性能分析

为同时提高纳米Al粉的抗氧化性能及反应活性,采用静电喷雾法成功制备了不同聚偏氟乙烯(PVDF)含量的Al/PVDF复合含能微球;通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪及全自动物理吸附分析仪对所得含能微球的形貌、组分及结构进行表征,利用同步热分析仪、高速摄影仪及光电信号探测器对所得微球的热性能和燃烧性能进行研究。结果表明,所得Al/PVDF含能微球的形貌规整,粒径分布在2.5~4.5μm之间,且随着PVDF质量分数从1%增至15%,微球的两个氧化过程的放热峰峰温分别从625.3℃增至639.5℃、从823.5℃增至861.3℃,放热量从6.9kJ/g提高至11.3kJ/g,点火延迟时间从724ms降至374ms,燃烧更剧烈。说明PVDF的引入,不仅可以提高纳米Al粉的抗氧化性能,而且可激活纳米Al粉的反应活性,使其反应性能大大提升。

CL-20/NQ复合含能微球的制备及其表征

为了降低CL-20感度,采用喷雾结晶工艺将钝感炸药NQ包覆在CL-20表面,制备CL-20/NQ复合含能微球。使用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射(XRD)、撞击感度仪对其形貌、热稳定性、晶型、撞击感度进行测试分析。结果表明:NQ呈球体团聚,并成功地包覆在CL-20表面,所得CL-20/NQ复合颗粒为球形,粒径约为20μm,包覆后CL-20晶型保持为ε型,与CL-20原料相比,CL-20/NQ复合含能微球的活化能提高了72.62 k J/mol,热稳定性大大提升,撞击感度与CL-20原料、CL-20/NQ简单混合物相比,特性落高分别提升32.65 cm、10.9 cm,机械感度降低。

DAAF/HATO基PBX炸药的制备与表征

为了促进高能钝感炸药的发展,制备了3,3'-二氨基-4,4'-偶氮氧化呋咱(DAAF)与1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(HATO)形成的复合炸药。首先,采用自组装重结晶技术制备了DAAF/HATO复合粒子;然后,采用水悬浮法制备了DAAF/HATO/F_(2602)复合材料,并对样品的形貌、粒径分布、晶体结构、热性能以及撞击感度进行表征和测试。研究表明:DAAF/HATO为规则形态的花瓣状球体,DAAF/HATO/F_(2602)呈球形,粒径范围为1~2mm,表面致密光滑;相比DAAF/HATO,DAAF/HATO/F_(2602)的平均表观活化能提高了29.24kJ·mol^(-1),并且安全性能显著提高。