沥青烯基碳纳米材料制备及其对于HMX、RDX的热分解催化性能

为了制备出高比表面积的多孔碳纳米材料来改变HMX和RDX的热分解催化性能,以两种不同分散效果的氧化沥青烯为碳源,以尿素作为结构导向剂在高温条件下形成两种不同孔径的多孔炭纳米片。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积及孔径分析仪对样品的形貌和结构进行了测试和表征。结果表明,亲水性更好的氧化沥青烯所制备的炭纳米片(ASPCNs 2)较亲水性较差的沥青质氧化物(ASPCNs 1)制备的碳纳米片具有更高比表面积(2470.47、1742.83m^(2)/g)和更大的孔体积(1.38、1.40cm^(3)/g)。ASPCNs 1和ASPCNs 2整体结构呈现蜂窝煤装,孔结构主要是以微孔为主。此外,ASPCNs 2对RDX和HMX热分解的催化作用优于ASPCNs 1,使其热分解峰温和表观活化能分别降低了26.23℃和34.15℃,37.45kJ/mol和48.22kJ/mol。

RDX和HMX的热分解I.热分析特征量

用PDSC和TG-DTG研究了RDX和HMX的热分解,探讨了各种试验条件,包括试样量、升温速率和动静态高压等的影响。在分解过程中相态变化引起反应的加速是HMX的分解较RDX剧烈的主要原因,HMX的自加热和自催化也因此变得较RDX更显著。

RDX和HMX的热分解II.动力学参数和动力学补偿效应

用DSC、DTA和TG-DTG技术测定了RDX和HMX热分解的动力学参数。RDX和HMX在不同的分解阶段有不同的动力学参数和机理函数,其分解过程和动力学参数受试验条件、样品状态和试验方法的影响很大,但这些参数之间存在"动力学补偿效应"和"等动力学点"。

RDX和HMX的热分解III.分解机理

简述RDX和HM X热分解的各种机理,其热分解的初始过程是N-N和C-N键断裂的竞争反应,试验条件和样品相态等因素影响竞争过程。用DSC-FT IR联用技术和热裂解原位池/FT IR分析了主要分解气相产物和凝聚相中主要官能团的变化。结果表明,RDX和HM X热分解的主要分解气相产物为N2O,CH2O,CO,CO2,H2O和HCN。RDX的分解气相产物CH2O和H2O红外吸收率的温度关系曲线都产生双峰,RDX基团-NNO2的吸收带1 589 cm-1和1 278 cm-1有两个不同速率的变化过程。用N-N键和C-N键竞争断裂的观点解释了RDX与HM X热分析和产物分析的结果。

热红联用研究AP与RDX和HMX混合体系的热分解

用DSC-TG-FTIR(热红)联用研究了RDX/AP,HMX/AP,RDX/HMX和RDX/HMX/AP混合体系的热分解,测定和比较了它们的热分析特征量和分解气相产物。结果表明,AP与RDX和HMX之间存在强烈的相互作用,尤其是与后者的作用更强烈。在AP(不含碳)分解的温度区间,混合体系的分解也出现CO、CO2和CH2O等碳氧化物,说明体系中RDX和HMX分解的部分产物或残渣与AP同时分解。

RDX和HMX晶体力学性能的分子动力学模拟及其撞击加载响应

用分子动力学模拟方法研究了RDX和HMX晶体的力学性能。用撞击加载实验、激光粒度仪和扫描电子显微镜分析了两种晶体的破碎特性。结果表明:HMX晶体的弹性系数和模量计算值大于RDX晶体,RDX晶体的延展性好于HMX晶体。在相同撞击加载条件下,RDX和HMX晶体均发生塑性形变和脆性断裂,但前者以塑性形变为主,而后者以脆性断裂为主,且破碎程度更加显著。评价不同炸药晶体力学性能间差异性的分子动力学模拟方法具有较高的准确度和有效性。

RDX/HMX颗粒炸药落锤撞击点火-燃烧机理

对单质炸药受低速撞击的力学和化学响应研究,是进行炸药敏感性评价的基础。利用配备了光学观测的落锤撞击装置,实现了频率为1.5×105 s-1的实时观测,不但可以区分样品的"爆"或"不爆",而且可以获取RDX和HMX颗粒炸药受落锤低速撞击变形、破碎、溅射、点火和燃烧随时间演化的特征。结果表明:RDX颗粒是在液相中点火,而HMX颗粒在固相中点火;燃烧反应前常常发生剧烈的溅射现象,溅射是由气相反应产物释放能量推动破碎的颗粒所致。对比了单个和单层颗粒炸药响应的特点,多个颗粒由于热点密集和破碎后相互作用,其燃烧反应比单个颗粒燃烧反应更剧烈。根据图像处理估算燃烧波传播速度,很好地表征了样品宏观燃烧反应的剧烈程度。

用微量热法研究RDX和HMX的稀释/结晶动力学(英文)

导出了描述结晶生长过程的3个热动力学方程和这些动力学方程的参数与常数间的2个关系式。用Calvet微热量计测定了RDX和HMX从二甲基亚砜、环已酮和硝酸中的稀释/结晶总放热量和产热速率。用导出的方程和关系式处理了RDX和HMX的放热稀释/结晶生长过程的动力学数据。结果表明,RDX和HMX的放热稀释/结晶过程服从Burton-Cabrera-Frank位错理论。

RDX和HMX的二氟氨基衍生物结构与性能的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G^**方法对设计的RDX和HMX的—NF2衍生物进行了理论研究;设计等键反应并根据Hess定律预测了固态生成焓;应用Politzer校正方法计算了密度ρ;由K-J方程估算了爆热(Q)、爆速(D)和爆压(p),讨论了—NF2对HOF、ρ、Q、D和p的影响;由键离解能(BDE)和撞击感度(H50)评价了化合物的稳定性,并探讨了可能的热分解引发机理。结果表明,—NF2取代会降低生成焓;化合物的密度范围为1.96~2.34g/cm^3,均高于RDX和HMX的密度;所有衍生物的D均在8.85~9.98km/s,p均在35.07~50.99GPa范围,绝大部分化合物的D和p优于RDX和HMX,—NF2对D和p的贡献较大;所有化合物的BDE均在90~160kJ/mol,均满足高能材料稳定性的要求,预测的H50值的大小顺序基本上与BDE结果相一致,化合物中引入更多的—NF2通常会降低其稳定性。因此,大多数RDX和HMX的—NF2衍生物具有很好的爆轰性能与稳定性,为潜在的高能量密度材料。

碳纳米管和碳黑掺杂RDX和HMX的反应性光声谱

用光声-光电测试法和差示扫描量热法(DSC)研究了激光作用下碳黑(CB)和碳纳米管(CNTs)掺杂RDX和HMX的反应性光声谱。结果表明,在一定的入射激光能量下,纯RDX和HMX的反应性光声信号很弱,适量掺杂CNTs和CB均可提高二者的反应性光声强度;同一样品,激光能量越大光声信号越强;入射激光能量和掺杂物都相同的条件下,掺杂量越大光声信号越强;在激光入射能量和掺杂量相同的条件下,RDX掺杂CNTs的光声信号强,HMX则表现为掺杂CB光声信号强。DSC分析结果显示,掺杂后RDX和HMX的放热量比纯品的高,掺杂CNTs的放热量大于掺杂CB。

RDX/HMX炸药晶体内部缺陷表征与冲击波感度研究

采用折光匹配显微观察(OMS)和原子力显微镜(AFM)表征、X射线小角散射(SAXS)、表观密度浮沉法(SFM)、微聚焦CT扫描等方法,研究了不同结晶品质RDX、HMX晶体缺陷。OMS观察结果表明,普通RDX/HMX较降感RDX/降感HMX(RS-RDX/RS-HMX)晶体含有更多的表面裂纹与内部孔洞;X射线小角散射与高精度CT扫描统计测试结果表明,RS-RDX/RS-HMX晶体内部也含有一定数量较小尺寸的缺陷,但较普通RDX/HMX晶体内部含较大尺寸缺陷数量少。冲击波感度实验结果表明,炸药晶体缺陷数量、尺寸对PBX冲击波感度有较大影响。

TNT、RDX及HMX炸药废水处理技术综述

炸药废水由于其生物毒性和化学稳定性引起了各国的关注。对梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)及奥克托今(HMX)3种主要单质炸药的降解方法进行了综述、讨论和对比,分析了各类方法的特点及不足。光催化氧化法用于处理炸药废水有明显优势,着重介绍了光催化氧化法的降解路径及光催化机理。随着光催化氧化技术的深入研究,高效环保型光催化剂及成熟的光催化氧化工艺将在炸药废水处理领域发挥重要作用。

高速撞击流粉碎制备超细HMX和RDX的研究

目的 研究制备超细奥克托今(HMX)和黑索今(RDX)的新方法及其工艺影响因素方法 采用悬浮液高速撞击流粉碎法结果 制得了有效粒径6122nm,粒径分布2365～12860nm的亚微米级的超细HMX和RDX颗粒结论 高速射流撞击法能有效地将HMX和RDX粉碎至亚微米加载压力和处理次数是影响超细颗粒粒度及粒度分布的主要因素加载压力主要影响颗粒粉碎下限处理次数主要影响颗粒平均粒径及分布宽窄。

非水溶剂电位滴定法测定标准物质RDX和HMX的含量

建立了在非水溶剂中电位滴定测定纯度标准物质RDX和HMX含量的方法，通过实验对非水溶剂、滴定剂种类、滴定剂浓度、滴定终点进行了选择。通过实验确定了溶剂为二甲基亚砜（DMSO），滴定剂为甲醇钠（CH3ONa），滴定剂浓度为0．30mol／L，终点为电位曲线的等当点，实验用电位滴定曲线准确确定了滴定终点。通过18次测定，测得RDX的纯度为99．554％～99．865％，精密度为0．0976％。测得HMX的纯度为99．565％～99．888％，精密度为0．10％。该法简便、可靠。

标准物质RDX、HMX定值的不确定度评估

用建立的非水溶剂电位滴定法测定纯度标准物质1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX)和1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)的含量,用电位滴定曲线准确确定滴定终点。对两种标准物质测定过程和标定过程中不确定度来源进行了分析和计算,得到RDX含量测量结果为(99.710±0.188)%;HMX含量测量结果为(99.703±0.189)%。

β-环糊精与RDX,HMX的包合研究

通过测定溶液的紫外吸收光谱,得到了β-环糊精(β-CD)与RDX,HMX的最佳包合比为1∶1;采用饱和溶液法对β-环糊精与含能材料RDX,HMX进行包合,得到了β-环糊精与RDX、HMX的固体包合产物;通过测定固体产品的X-射线衍射,证明了包合物的形成。

老化对HMX/RDX基含铝炸药爆热及爆速性能的影响研究

为了研究老化对HMX/RDX基含铝炸药的性能影响,在71℃下对组成为65(HMX/RDX)/30Al/5粘结剂的含铝炸药老化55d,然后测试炸药的爆热与爆速。试验结果表明:药柱体积随着老化时间的增长呈现先变大后缩小的趋势,质量随着老化时间的增长呈现逐渐减小的趋势,但变化率都在0.1%内;爆热和爆速随着老化时间的增长几乎没有变化。

HMX熔点与所含杂质RDX含量的估测

为了确定影响HMX熔点的因素，采用毛细管数字熔点仪和差示扫描量热仪进行了纯品RDX和HMX试样的熔点实验。通过在丙酮中重结晶的方式，制备了含有RDX的HMX试样，并不断增大RDX含量，测试了该系列重结晶试样的熔点。结果表明，影响熔点的主要因素是试样中的有机杂质含量和重结晶情况。RDX在HMX中的质量分数为0～25％和94％～100％时，有机杂质含量与相应的熔点呈线性关系，说明根据熔点可大致判断HMX中杂质RDX的含量。

RDX和HMX的大气压电喷雾电离质谱分析

用液相色谱-大气压电喷雾电离-质谱(LC-ES I-M S)联用技术分离检测RDX和HM X混合物。由反相高效液相色谱法在C18柱上分离了RDX和HM X,检测在225 nm处进行,流动相为甲醇/水(V(甲醇)∶V(水)=50∶50),流速为0.2mL/m in。分析了影响结果的因素,研究了通过诱导碰撞裂解(C ID)电压调节RDX和HM X特征碎片离子的毛细管出口(C apEx)电压、pH值、电离方式和干燥气体温度等对其质谱图的影响。结果表明,用负离子检测模式,当C apEx电压为-100V、pH值为8时,可以得到比较理想的质谱图,可观察到RDX和HM X分子离子峰[M-H]-、加合离子[M-H+H2O]-、[M-H+2H2O]-、[M-H+NO2]-、[M-H+62]-和其他特征碎片离子。根据C ID技术得到的RDX和HM X的分子离子,加合离子和特征碎片离子,易确定RDX和HM X的结构。

纳米HMX/微米RDX复合炸药撞击感度的性能研究

在超声波的环境下制备了不同配比的纳米HMX(奥克托今)/微米RDX(黑索今)复合炸药,并对纯RDX炸药和自制炸药的撞击感度进行了比较。结果发现,在实验配比范围内,纳米HMX/微米RDX复合炸药比纯RDX炸药敏感,且随HMX含量的增加,撞击感度降低。