AlH3对固体推进剂安全性能及成药性能的影响

为了研究AlH3对固体推进剂安全性能及成药性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同批次AlH3的表面形貌,使用激光粒度分析仪测试了不同批次AlH3的颗粒粒度,利用落锤撞击感度仪测试了含不同批次AlH3固体推进剂的撞击感度。结果表明,不同批次AlH3的表面形貌差异很大,即不同批次AlH3的品质不同;AlH3的品质影响AlH3固体推进剂的安全性能,而AlH3的粒度则在一定程度上影响着AlH3固体推进剂的成药性能。

含α-AlH3 HMX基炸药爆轰产物计算

为了研究含α-AlH3的HMX基炸药爆轰产物组成,设计了含α-AlH3不同配比的炸药配方。采用直接混合-梯度冷却法制备炸药造型粉,模压成型,测试样品的爆热和爆容,根据质量守恒、盖斯定律、阿伏伽德罗定律计算爆轰产物组成。测试结果表明,含α-AlH3炸药的爆热与同等质量分数的含铝炸药相当,爆容随α-AlH3含量增加而增大,具有高爆热和高爆容的特点。爆轰产物计算表明,α-AlH3能有效增加爆轰产物中氢气的含量,增加爆轰产物的做功介质。

不同氧含量气氛下AlH3激光点火燃烧特性研究

三氢化铝(AlH3)作为一种新型含能材料,可显著提升固体推进剂的比冲,具有广阔的发展前景。为了填补国内对AlH3基础研究的空白,利用激光点火实验台对不同氧含量气氛下的AlH3进行点火燃烧实验,采用光纤光谱仪、高速相机、双色高温计监测样品点火燃烧过程中的火焰形貌、温度变化、光谱数据等,并对燃烧残留物进行理化特性分析。结果显示,AlH3在燃烧过程中存在火焰脱离样品的现象。且随着气氛中氧含量的提高,燃烧强度增大,最高温度呈现增大的趋势,由1025.5℃增加到1350.0℃,点火延迟时间缩短,由22ms下降至4ms,燃烧时间呈现先延长后缩短的趋势。高氧含量气氛下与低氧含量气氛下的燃烧残留物形态和成分有很大不同。反应气氛中氧含量的提高可以有效促进AlH3的点火燃烧性能。

SiO2包覆α-AlH3的制备及其稳定性研究

为提高AlH3粉体的稳定性,采用溶胶凝胶法在AlH3微米粉体表面包覆一层SiO2,采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重及电化学腐蚀等手段对样品进行了表征分析。结果表明,当AlH3与正硅酸乙酯液固比为2mL/g时,包覆效果最佳,在AlH3颗粒表面形成一层均匀的SiO2包覆层。Tafel极化测试结果表明,SiO2包覆能提高腐蚀电位,降低腐蚀电流密度,有效提高AlH3粉体的稳定性。

AlH_(3)在GAP/NG/BTTN中的贮存稳定性研究

针对三氢化铝(AlH_(3))在硝酸酯(NG/BTTN)增塑叠氮缩水甘油醚(GAP)高能推进剂中的贮存稳定性问题,采用XRD、SEM、元素分析等研究了不同温度下AlH_(3)在GAP/NG/BTTN中的分解特性。结果表明:相对于XRD,采用元素分析对AlH_(3)的含量进行定量表征的测试结果波动较小;AlH_(3)本体及其在GAP/NG/BTTN混合物中的分解释氢都存在诱导期、加速期和衰退期,70℃下诱导期均为6 d左右,GAP/NG/BTTN加快了AlH_(3)的分解释氢速率,在加速期内尤为明显,使得AlH_(3)分解加速期的时间跨度由22 d缩短为9 d;在诱导期内,NG/BTTN是影响AlH_(3)贮存稳定性的主要因素,GAP对AlH_(3)的贮存稳定性影响不明显;诱导期内纯AlH_(3)的分解活化能为197.01 kJ/mol,AlH_(3)/GAP/NG/BTTN混合物中AlH_(3)的分解活化能为199.58 kJ/mol,两者的分解活化能基本一致。

高能球磨法制备非晶态AlH3及其放氢动力学性能研究

以LiAlH4和AlCl3为原料,采用机械球磨法成功制备了金属氢化物AlH3材料.采用X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等手段对制备的材料进行分析表征;并采用程序升温脱附装置(TPD)和PCT对材料放氢动力学性能进行了研究.研究表明,制备的AlH3为非晶态,在1 MPa氢压下退火处理会分解放氢,而不会转化为晶态AlH3;制备的材料在127℃时TPD放氢微分速率最高;PCT放氢在恒温60℃时即可低速放氢;在150℃时可快速放氢,最大放氢量达4.09 wt%,接近理论值4.85 wt%,表现出较好的放氢动力学性能.

嵌入包覆型AlH_(3)含能复合颗粒的制备及其反应特性

为了提高三氢化铝(AlH_(3))的稳定性,采用声共振与喷雾干燥技术相结合的方法制备了3种嵌入包覆型AlH_(3)@Al@xAP(AHAPs)含能复合颗粒,AlH3@Al和AP的质量比分别为9∶1(AHAPs‑10%)、7∶3(AHAPs‑30%)和1∶1(AHAPs‑50%)。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)等分析手段对AHAPs及其凝聚相燃烧产物的形貌和结构进行表征,利用热重‑差示扫描量热仪(TG‑DSC)、真空安定仪(VST)研究了样品的热反应活性和稳定性。结果表明,AHAPs含能复合颗粒不仅提高了AlH3的稳定性,同时还促进了AP的分解,随着表面AP包覆含量的增加,AlH3的起始分解温度提高了8.5~11℃,AP的高温分解峰温降低了约81.6℃。与AlH3的分解时间(1006 min)相比,AHAPs‑50%复合颗粒的分解时间提高了近50.9%,达1518 min。此外,嵌入包覆型复合颗粒AlH3@Al/63.5%AP的反应热(9125.6 J·g^(-1))与机械混合样品相比,提高了1054.1 J·g^(-1),且凝聚相燃烧产物粒径更小,说明其燃烧更加完全、燃烧效率更高。

液相法合成α-AlH_3的工艺改进

研究了LiAlH4与AlCl3在无水乙醚中反应制得固体AlH3醚合物,再在惰性溶剂中加热脱醚制备α-AlH3的方法。考察了脱醚反应中添加LiBH4、温度与时间、溶剂和促结晶剂(聚二甲基硅氧烷)对产品的影响。试验结果表明,最佳工艺条件为试验以LiAlH4∶AlCl3摩尔比为4∶1反应,减压蒸除乙醚制得固体AlH3醚合物;脱醚反应以甲苯为溶剂,固体AlH3醚合物与LiBH4摩尔比为4∶1,添加适量促结晶剂,在90℃下脱醚反应2 h。采用此工艺可制得结晶为立方体、性质稳定的α-AlH3,纯度为96.0%,收率达96.4%。

热分析法研究AlH_3与固体推进剂组分的相容性

用DSC研究了三氢化铝（AlH3）与固体推进剂常用黏合剂、增塑剂、固化剂和固体填料的相容性。结果表明,根据DSC曲线的结果和评价相容性的标准,AlH3与硝化棉（NC）、硝化甘油（NG）、硝化甘油-1,2,4-丁三醇三硝酸酯混合物（NG-BTTN）、二缩三乙二醇二硝酸酯（TEGDN）、丁基硝氧乙基硝胺（BuNENA）和双2,2-二硝基丙醇缩甲醛-缩乙醛（BDNPA-F）的二元混合物分解反应峰温比各单独化合物的分解反应峰温降低5.5-15.8℃,显示AlH3与上述组分的相容性较差。AlH3与常用黏合剂聚叠氮缩水甘油醚（GAP）、3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚（PBT）、聚乙二醇（PEG）和聚环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚（PET）、固化剂异佛二酮二异氰酸酯（IPDI）、六次甲基二异氰酸酯水合物（N-100）和甲苯二异氰酸酯（TDI）、固体填料铝粉（Al）、奥克托金（HMX）、高氯酸铵（AP）和二硝酰胺铵（ADN）均相容。

机械球磨固相化学反应制备AlH_3及其放氢性能

以LiAlH4和AlCl3为原料,采用机械球磨固相化学反应方法制备了铝氢化合物,通过X射线衍射(XRD)、热分析(TG-DSC)和质谱(MS)分析等方法对反应产物进行分析和表征,研究了不同球磨时间(4、8、15和20h)对LiAlH4+AlCl体系的固相反应转变规律﹑合成产物和放氢性能的影响.研究结果表明,随球磨时间的增加,球磨固相反应按3LiAlH4+AlCl3→4AlH3+3LiCl方向进行,形成了非晶态铝氢化合物AlH3,球磨20h时反应基本完全.球磨产物的放氢动力学特性随球磨时间增加而改善,其放氢起始温度均低于100℃,最大放氢量达到2.6%-3.6%(H2)(w),接近反应体系的理论储氢量4.85%(H2)(w).球磨过程中反应产物形成LiCl·H2O以及少量AlH3发生分解是影响球磨产物最大放氢量的主要因素.

三氢化铝的合成及性能研究

采用LiAlH4还原AlCl3的方法制备了AlH3,产品的产率大于90%。采用不同的稳定剂对合成的样品进行了稳定化处理,将经处理的样品通过在70℃进行放气量测试比较了热稳定性,发现经稀酸处理的AlH3样品稳定性最好。研究了AlH的安全性能,并通过DSC法研究了AlH与常用推进剂组分的相容性。

α-AlH_3的合成及热分解动力学

以LiAlH4和AlC13为原料制备α-AlH3,采用XRD、SEM对其结构和形貌进行表征。采用TG/DTG-DSC联用技术研究其热分解过程,通过计算获得了热分解动力学参数。结果表明,α-AlH3热分解反应遵循随机成核与核增长模型,其反应活化能、指前因子、机理函数分别为Ea=110.89 kJ/mol,lnA=26.94 s-1,f(α)=-ln(1-α)1/4,其热分解反应动力学方程为dα/dT=(2.004×1011/β)exp(-1.333 78×104/T)(1-α)[-ln(1-α)]3/4。

环境湿度对AlH_3稳定性的影响

为评价环境湿度对AlH3稳定性的影响,采用干燥器平衡法及动态吸湿性分析法研究了AlH3的吸湿水解过程,获得AlH3的等温吸湿曲线以及不同温度下的临界相对湿度(CRH)。采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)及有机元素分析仪对不同环境湿度下的AlH3及其水解产物进行表征。结果表明,在环境湿度小于临界相对湿度的条件下,AlH3的稳定性较好;当环境湿度大于临界相对湿度时,AlH3会发生明显的水解反应,并在晶体表面逐渐生成Al(OH)3,同时AlH3的临界相对湿度与环境温度呈反比。

AlH_3的最新研究进展

AlH3是一种性能优异的功能材料,在复合固体推进剂、电池或燃料电池、有机和高分子合成化学、原子层沉积技术等方面均有广泛应用。综述了国外在AlH3的性能、合成方法和应用方面的研究进展。

α-AlH_3对HMX基炸药爆轰参数的影响

为了研究α-AlH_3对混合炸药爆轰性能的影响,设计了不同配比含α-AlH_3和铝粉系列炸药配方。采用直接法制备炸药造型粉,用模压法制备测试用药柱,分别进行了爆热和爆速测试。研究结果表明:HMX基含α-AlH_3炸药爆热随着α-AlH_3含量的增加而增加,与含铝炸药爆热的变化趋势一致,其爆热值与同质量分数含铝炸药相当;HMX基含α-AlH_3炸药爆速随α-AlH_3含量增加呈下降趋势,相对密度相同时同质量分数含α-AlH_3炸药的爆速低于含铝炸药。

三氢化铝制备工艺及稳定性研究进展

综述了三氢化铝(AlH3)的晶体形态特征,以及α-AlH3的性质、合成方法、表征和稳定化方法,着重讨论了获得高质量α-AlH3结晶的条件和操作方式。

α-AlH_3的制备技术进展

AlH3是一种性能优异的功能材料,广泛应用于复合固体推进剂,燃料电池,高分子合成等诸多领域,目前已知的7种晶型中α-AlH3最稳定,介绍了α-AlH3相关理化性质以及表征手段,综述了α-AlH3的制备技术,并简要阐述了各种制备方法的利弊,最后提出Brower法具有规模化生产的潜力,以及目前Brower法所要解决的问题。

Flavopiridol合成工艺的改进

目的:改进Flavopiridol的合成工艺。方法:以1-甲基-4-(2,4,6-三甲氧基)-1,2,3,6-四氢吡啶为原料,利用Dalton反应制得环氧,而后经AlH3还原制得Flavopiridol的关键中间体3-哌啶醇,后经拆分、酰化、选择性脱甲基、羟醛缩合、查尔酮氧化关环、脱甲基制得Flavopiridol。结果:目标化合物经1H-NMR、质谱确证;总收率为11.8%,比文献报道的收率提高4.8%。结论:改进后的方法不仅条件温和、反应的立体选择性大为提高,而且操作简单。

三氢化铝的氧化石墨稀包覆降感技术

采用原位自组装法和溶剂-反溶剂法两种不同的工艺,选用不同C/O质量比的氧化石墨烯(GO),对α-AlH_3进行了包覆。包覆样品的X射线衍射和傅里叶红外光谱结构表征表明,包覆前后α-AlH_3的晶型保持不变。采用机械撞击感度测试和扫描电镜,研究了包覆工艺对样品降感效果的影响关系。通过比较发现,溶剂-反溶剂法工艺制备的样品机械撞击感度要比原位自组装法的低。在所选GO中,以GO-3为包覆剂,采用溶剂-反溶剂法工艺制备得到的含AlH_3推进剂药浆的机械撞击感度最低,药浆50%爆炸的临界撞击能由7.3 J提高到11.7 J。