N-丁基硝氧乙基硝胺所含杂质分析及其稳定性研究

采用液-质联用仪(LC-MS)、高效液相色谱(HPLC),对不同批次N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)进行了组分分析。通过加速老化试验,研究了Bu-NENA酸值及纯度的变化规律,综合分析了Bu-NENA内杂质产生的机理。同时,开展了不同中定剂对Bu-NENA使用过程中的稳定性影响研究。分析结果表明,Bu-NENA中主要杂质成分为丁基羟乙基硝胺和丁基乙酸乙基硝胺;丁基乙酸乙基硝胺为Bu-NENA合成时会产生的副产物;Bu-NENA遇水发生水解反应,产生杂质丁基羟乙基硝胺,同时其酸值增加,纯度下降,影响其使用性能。为了确保Bu-NENA使用性能,需要控制合成过程,减少副产物的产生;同时,严格控制使用、贮存等环境中的水分。因此,同时使用中定剂MENA、MNA,可以有效抑制Bu-NENA的老化分解。文中筛选出了合适的中定剂,为Bu-NENA的使用提供了理论支撑,以更好地进行优化设计,对实际生产具有重要的意义。

硝氧乙基硝胺类化合物的合成、发展与应用概况

介绍了硝氧乙基硝胺类化合物及其发展概况,总结了其主要合成方法,归纳了其在多种推进剂体系中的应用情况。

新型含能增塑剂——硝氧乙基硝胺族化合物发展概况

回顾了硝氧乙基硝胺族（ＮＥＮＡｓ）化合物的发展过程，概述了含ＮＥＮＡｓ火炸药的主要性能及其可能的应用和该化合物的发展现状。文中介绍了１７篇参考文献。

烷基-硝氧乙基硝胺类含能增塑剂生产废水的处理

针对烷基-硝氧乙基硝胺生产过程中产生的高污染废水,分别进行活性炭吸附、Fenton氧化、生物降解单元处理,废水的COD去除率分别为22.02%,81.18%,78.76%。在此基础上开展物理/化学/生物集成处理技术研究,组合工艺处理后的水样COD值为108.3 mg/L,BOD值为45.23 mg/L,pH值为7.88,色度与悬浮物值均为零,达到GB 18918—2002三级排放标准。

N–丁基硝氧乙基硝胺的反应量热研究

用全自动量热仪RC1e测定了N–丁基硝氧乙基硝胺合成中两步硝化反应的热释放速率、传热系数以及比热容等热力学数据。结果表明,两步硝化反应的摩尔反应热分别为126 k J/mol和118 k J/mol,绝热温升分别为193 K和87 K。

Bu-NENA/NC低感度双基推进剂性能研究

使用N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)全部替代硝化甘油(NG),通过无溶剂法制备了Bu-NENA/硝化纤维素(NC)双基推进剂,并对样品的感度、热分解特性、挥发性和力学性能进行了研究。结果表明,Bu-NENA替代NG后,双基推进剂的特性落高H50由8.1 cm提高到27.1 cm,摩擦感度由94%降低到18%,机械感度大幅降低;起始分解温度和第一分解阶段峰温由120.31℃和151.54℃分别提高到144.58℃和179.47℃,均提高24℃以上;Bu-N EN A/N C双基推进剂在80,90,100℃下的挥发速率常数均低于NG/NC推进剂在对应温度下的挥发速率常数,推进剂的挥发性降低;高温(50℃)、常温(20℃)和低温(-40℃)下,Bu-N EN A/N C双基推进剂断裂伸长率均提高,尤其是低温断裂伸长率可达13.63%,是N G/N C推进剂的1.63倍。

Bu-NENA基改性双基推进剂的力学性能及安全性能

为提高高固含量改性双基推进剂的低温力学性能和安全性能,以N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)代替硝化甘油(NG),采用无溶剂工艺制备了改性双基推进剂;采用万能试验拉伸机、动态热机械分析仪和感度测试仪等对推进剂的力学性能和机械感度进行了表征。结果表明,与NG相比,Bu-NENA可明显提高推进剂的低温力学性能,降低推进剂的机械感度。当Bu-NENA质量分数为19.1%时,推进剂(代号B3)的力学性能较好,与空白对照推进剂(NG基改性双基推进剂,代号B0)相比,B3推进剂在-40℃延伸率由3.54%提高到7.57%,提高了114%,高温拉伸强度相当;摩擦感度由46%降低至2%,降低了95.7%;特性落高H_(50)由17.2cm提高到33.6cm,提高了95.3%;动态力学性能研究表明,Bu-NENA对硝化纤维素(NC)塑化效果较好,B3推进剂的β转变温度由B0的-33.8℃降低至-37.8℃,韧性有所增强。表明该推进剂不仅机械感度明显降低,且低温力学性能明显改善,在短射程战术武器中具有一定的应用前景。

含BuNENA钝感交联改性双基推进剂能量分析

利用推进剂配方理论计算程序,计算了Bu NENA钝感交联改性双基推进剂的能量性能。结果表明,标准理论比冲随粘合剂GAP/NC比例和增塑比的变化很小;随固体含量、固体填料RDX/AP/Al配比的变化很大。CL-20取代AP后,Bu NENA推进剂在固体含量为70%,其中CL-20为39%~52%范围内（相应的Al粉含量在7%~10%范围）,都可得到2700N·s/kg以上的理论比冲值,是一个有潜力的集高能、钝感、低特征信号于一身的推进剂体系。

NENA对NC溶塑作用的实验与模拟

为研究丁基硝氧乙基硝胺(NENA)对硝化纤维素(NC)的溶塑作用,用动态流变学方法和单向拉伸实验分别研究了NENA和NG(硝化甘油)溶塑NC的完整历程及其溶塑产物的力学性能,并通过分子动力学模拟揭示了溶塑作用的微观信息。结果表明,NENA在NC中的扩散系数(2.12×10-10m2/s)比NG(1.39×10-10m2/s)高;与NG相比,NENA加快了NC的溶塑速率,增加了体系的自由体积,增强了NC分子链内部的作用力,增大了溶塑产物的最大伸长率和最大拉伸强度。

NC/Bu-NENA/RDX高固含量复合球形药的制备及性能研究

首次通过水相悬浮造粒法制备了硝化纤维素(NC)/N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)/1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX,40%,质量分数)复合球形药。采用扫描电镜、差示量热-热重、爆炸概率法、甲基紫法、密闭爆发器等方法,研究了NC/Bu-NENA/RDX复合球形药的微观结构、热分解性能、机械感度、热安定性和燃烧性能。结果表明:水相悬浮造粒法制备的NC/Bu-NENA/RDX复合球形药球形度高、结构致密、微观结构缺陷少;NC/Bu-NENA/RDX复合球形药热分解活化能为144.5kJ/mol,与NC/NG/RDX复合球形药相比,提高了5.1%,热稳定性增加;Bu-NENA替代NG后,复合球形药摩擦感度和撞击感度分别降低了57.8%和90.1%,热安定性提升了57.1%;燃烧性能方面,NC/Bu-NENA/RDX复合球形药起始缓燃,燃烧性能稳定。

P(MMA-DBMEA)乳液聚合研究

甲基丙烯酸甲酯 ( MMA)在无皂乳化剂条件下 ,加入少量的功能性单体 N,N一二甲基 ,N-丁基 ,N-甲基丙烯酰氧乙基溴化铵 ( DBMEA) ,合成了稳定的 P( MMA-DBMEA)共聚物乳液 .该共聚物乳胶粒呈现单分散分布。同时用 NMR研究了共聚物 ,并对 P( MMA-DBMEA)聚合物13 C进行了全归属。

含能增塑剂BuNENA和NG的热危险性研究

采用差示扫描量热实验分别研究了丁基硝氧乙基硝胺(BuNENA)和硝化甘油(NG)的热分解特性,获得热分解动力学参数,同时建立一种温度危险等级的确定方法。以改性双基推进剂浇铸工艺为例,得到了BuNENA和NG在改性双基推进剂浇铸工艺的温度危险等级。结果表明,BuNENA和NG的热分解动力学参数分别为(1)BuNENA:E a=124.15 kJ/mol,ln A=25.92 s^-1;(2)NG:E a=108.01 kJ/mol,ln A=22.16 s^-1。BuNENA的热稳定性优于NG;BuNENA和NG在改性双基推进剂浇铸工艺的温度危险等级分别为3级和8级。因此,BuNENA作为增塑剂能够显著降低改性双基推进剂浇铸工艺的温度危险性。