氟橡胶包覆对CL-20机械感度及爆轰特性的影响研究

为研究CL-20晶体表面钝化对安全及爆轰性能的影响,采用氟橡胶F2311作为黏结剂,基于水悬浮法对比研究了CL-20包覆前、后的机械感度及爆轰性能变化规律。实验结果表明:F2311包覆可以显著改善CL-20材料的表面缺陷;在-20、0、20、40°C与80°C条件下,F2311包覆可明显提高CL-20的临界撞击能与临界摩擦载荷;在-40℃环境下,包覆对CL-20临界撞击能与临界摩擦载荷无影响,原因可能与包覆材料的玻璃化转变温度有关;包覆后样品的实测爆热与爆速可达到5612.03 kJ/kg和8975.81m/s,与CL-20相比分别减小了8.70%和2.39%。研究结论对CL-20的安全储存、使用和高效能量输出具有一定的参考价值。

基于热安全性对FEC合成工艺的优化研究

采用绝热加速量热仪和反应量热仪研究氟代碳酸乙烯酯合成工艺的热危险性,并通过溶剂法对该高危工艺进行优化。结果表明,无溶剂法制备氟代碳酸乙烯酯的工艺危险度极高,通过分别选用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯作为反应体系溶剂进行工艺优化,发现碳酸二乙酯溶剂法的工艺危险性较低,反应过程绝热温升(ΔT_(ad))为114.70 K,合成反应所能到达最高温度为125.40℃,绝热情况下最大反应速率到达时间为24 h时,对应温度(T_(D24))为161.00℃,优化后工艺矩阵风险等级为Ⅰ级,工艺危险度降为1级,工艺热安全性显著提高。

小药量RDX基PBX的热爆炸特性及对大药量热安全性的预测

为研究高聚物黏结炸药(PBX)的热分解特性和热安全性,探究了2种小药量试验对PBX的自加速分解温度(SADT)预测的准确性。采用差示扫描量热仪(DSC)和绝热加速量热仪(ARC)同时研究了一种典型RDX基PBX的热分解行为,分别计算了PBX的热动力学及热安全性参数。基于Semenov理论,进一步计算得到2种热分析方法下PBX的SADT,并结合等温储存试验验证了结果的准确性。DSC分析得到,PBX的活化能为125.70 kJ/mol,热爆炸临界温度为460.08 K,10 g量级的不归还温度T_(NR)为417.22 K,SADT为405.72 K;ARC分析得到,10 g量级的PBX的T_(NR)为427.97 K,SADT为421.57 K。通过7 d恒温热爆炸试验,确定PBX的最小SADT为418.15 K,证明基于ARC的小药量试验预测大药量样品的热安全性更符合实际情况。可用于解决炸药在储存、生产、运输和使用等过程中的安全问题。

HATO的机械感度、热分解特性及爆轰性能

为了研究5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟铵(HATO)的机械感度、热分解特性及爆轰性能,利用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为黏结剂、石蜡为钝感剂,采用捏合造粒工艺制备了包覆HATO;采用BAM撞击感度仪、BAM摩擦感度仪、差示扫描量热仪、同步热分析仪、恒温式爆热量热仪等对HATO及包覆HATO的机械感度(撞击感度、摩擦感度)、热分解特性及爆轰性能(爆热、爆压和爆速)进行了研究。结果表明,在机械感度方面,HATO包覆前后的临界撞击能量和临界摩擦力分别为5J、120N和6J、180N;热分解特性方面,包覆HATO的起始分解温度和峰值温度升高,分解热降低,活化能增大;说明利用EVA、石蜡包覆可降低HATO的机械感度,提高HATO的热分解温度及活化能,提升HATO的应用安全性;在爆轰性能方面,包覆HATO的爆热由4948kJ/kg降至4701kJ/kg,爆压由31GPa降至23GPa,爆速由9400m/s降至8785m/s。分析认为,EVA和石蜡密度较小,导致包覆后HATO的密度降低,爆轰性能下降。此外,HATO的爆轰产物主要是N2、H2O、NH3、NH2、N2O和NO等质量轻的小分子,而这可能也是HATO爆压偏低的原因。

3,4-二氯苯甲醛肟化反应热危险性研究

为研究3,4-二氯苯甲醛肟化反应过程热危险性,分别采用差示扫描量热仪(DSC)、绝热加速量热仪(ARC)、Gaussian 09软件和反应量热仪(RC1e),对原料、产物的热分解情况以及肟化反应过程的热效应进行研究。结果表明:原料3,4-二氯苯甲醛吸热量为157.08 kJ/kg,盐酸羟胺放热量为2561.63 kJ/kg,反应后混合物料放热量为462.52 kJ/kg;反应失控情况下,最大反应速率到达时间为24 h时所对应的温度T D24为501.78 K;反应过程体系理论计算所得反应热为153.36 kJ/kg,实验测得放热量为139.47 kJ/kg。综合考虑以实测数据对工艺危险度等级进行评估,可知工艺存在冲料及分解风险,并给出了相应的建议措施。

改性硝基胍装药快烤响应特性研究

为了研究改性后的硝基胍装药在生产、储存、运输和使用过程中因意外爆燃而产生的响应特性,采用温度采集仪记录了火灾刺激条件下硝基胍的火球温度变化规律,通过压力测试系统测量了反应过程的冲击波压力,使用热辐射测试系统测量了爆炸火球的热通量,通过Baker公式计算了火球的理论热通量。结果表明:第1发快烤点火后108 s样品发生反应,最高温度为894.3℃;第2发快烤点火后142 s样品发生反应,最高温度为960.7℃;两发快烤反应持续时间均约为2 s,响应等级均为爆燃。分析快烤响应过程中的冲击波、破片、热辐射毁伤效应发现,热辐射是硝基胍遭受火灾刺激的主要毁伤形式。对比两发快烤及不同距离处的热通量发现,测量值与理论值的规律一致。

某三基发射药老化性能退化规律及失效模式探究

目的获得某三基发射药老化后性能的退化规律,确定其失效模式,预估贮存及使用寿命。方法根据某三基发射药实际使用环境及方式,采用温度-湿度双应力加速老化试验,模拟装药条件,获得老化样品。以安定剂含量、抗压强度、燃烧性能和机械感度为监测指标,对老化后样品进行测试,探究其性能变化规律,明确失效模式。通过Berthelot方程,建立典型失效模式下的寿命预估方程。结果通过测试获得了某三基发射药性能退化数据。其中,机械感度无明显变化;燃烧热随老化时间的延长略有下降;安定剂相对含量、最大抗压强度随老化时间的延长出现了较大衰减。通过对数据的拟合与计算,得到了不同失效模式下的寿命预估方程。结论预估某三基发射药寿命时,不能片面考虑单一指标,需要综合考虑其应用平台、评估判据,合理选择失效模式,预估其安全寿命,以免造成弹药过早销毁带来的经济损失和推迟更换导致的严重后果。

乳化炸药和膨化硝铵炸药的爆炸性能特征比较

以规格Φ32 mm/200 g的1^(#)岩石乳化炸药、2^(#)岩石乳化炸药、一级煤矿许用乳化炸药、二级煤矿许用乳化炸药、三级煤矿许用乳化炸药及规格Φ32 mm/150 g的岩石膨化硝铵炸药、一级煤矿许用膨化硝铵炸药、二级煤矿许用膨化硝铵炸药共8种工业炸药药卷为样本,测试了乳化炸药及膨化硝铵炸药的爆炸性能(药卷密度、爆速、猛度、作功能力、有毒气体产量)。分析比较了两类工业炸药爆炸性能及爆炸后有毒气体产量差异的原因,总结了两类工业炸药的性能特征。为产品配方的优化及进一步改良提供一定的参考依据。同时,为爆破作业人员根据工程特性和环境特点选择合适的炸药提供借鉴。