TFGE包覆微米铝粉的点火燃烧性能

引入一种新型端羟基氟聚物TFGE,将不同粒径的球形微米铝粉(1、5、12μm和29μm)用TFGE包覆制备成多种Al/TFGE二元铝氟化合物;采用扫描电镜(SEM)对不同粒径微米铝粉和Al/TFGE二元铝氟化合物的微观形貌进行了表征;采用TG、DSC等分析了微米铝粉和Al/TFGE二元铝氟化合物的热分解行为,并通过激光点火对其点火燃烧过程进行了研究,获得了铝粉粒径对点火延迟时间的影响规律,对燃烧残渣进行了SEM和X射线衍射(XRD)分析。结果表明,TFGE包覆增加了微米铝粉的点火延迟时间,1μm铝粉的点火延迟时间从103.5 ms增至130.5 ms;但另一方面,TFGE包覆可以明显提升微米铝粉的反应活性,提高微米铝粉的燃烧效率,改善微米铝粉的燃烧性能;通过对燃烧残渣进行分析,发现Al/TFGE二元铝氟化合物燃烧生成Al_(4)C_(3)和AlF_(3)固相产物,主要是TFGE受热分解产生的CH_(x)和CF_(3)基团与铝粉发生化学反应生成;同时,随着铝粉粒径增大及包覆厚度增加,Al_(4)C_(3)和AlF_(3)产物生成比例降低,未反应铝粉比例增加,燃烧反应活性受到抑制。

十四面体氧化铁/石墨烯纳米复合材料的制备及对CL-20热分解性能的影响

采用水热法合成出十四面体氧化铁,然后自组装制备出十四面体氧化铁/石墨烯纳米复合材料(tFe_(2)O_(3)/rGO);采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对tFe_(2)O_(3)/rGO纳米复合材料进行了表征;利用差示扫描量热法(DSC)研究了tFe_(2)O_(3)和tFe_(2)O_(3)/rGO对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)热分解行为的影响,分析了tFe_(2)O_(3)/rGO复合材料对CL-20的热分解催化效果及其对CL-20的热分解动力学和热安全性的影响。结果表明,引入石墨烯可有效降低tFe_(2)O_(3)颗粒大面积的团聚程度,并且tFe_(2)O_(3)/rGO具有更大的比表面积;石墨烯的引入降低了tFe_(2)O_(3)/CL-20热分解反应的活化能及热分解温度,但未改变其热分解机理;tFe_(2)O_(3)/rGO和tFe_(2)O_(3)使得CL-20的放热分解峰温分别提前了5.35℃和4.79℃,热稳定性降低,表明所制备的tFe_(2)O_(3)/rGO复合材料能有效催化CL-20的热分解。

高能稠环四嗪的性能及与硝酸酯类化合物的相容性

为了进一步研究高能稠环四嗪的应用性能,采用差示扫描量热(DSC)法和真空安定性实验(VST)对3-硝铵基-6-(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑[4,3-b][1,2,4,5]四嗪(TATTN)及肼盐(TATTN·N_(2)H_(4))、铵盐(TATTN·NH_(4))和羟胺盐(TATTN·NH_(3)OH)与硝酸酯类含能黏结剂的相容性进行初步研究;采用DSC法对上述相容性好的混合体系的热分解动力学进行研究。DSC研究结果表明,TATTN及其铵盐与硝化棉(NC)均相容;TATTN及其铵盐与吸收药(硝化棉和硝化甘油混合物,NC/NG)均相容;TATTN及其盐与N-硝基二乙醇胺二硝酸酯(DINA)的相容性较差,敏感,不适合使用。VST实验结果表明,TATTN及其铵盐与NC、吸收药相容。由此可见,TATTN及其铵盐能与NC和NC+NG体系相容。利用氧弹量热法测量获得TATTN、TATTN·N_(2)H_(4)、TATTN·NH_(4)和TATTN·NH_(3)OH的燃烧能,进而计算获得生成焓,分别为903.08、1175.76、902.16和1020.6kJ/mol,表明TATTN、TATTN·N_(2)H_(4)、TATTN·NH_(4)和TATTN·NH_(3)OH是具有高的正生成焓的化合物。

花球形DNTF的制备和性能表征

为提高3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的机械安全性,采用溶剂-非溶剂法对原料DNTF进行形貌调控并进行性能表征;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和BAM感度测试仪对DNTF的形貌、结构、热分解性能和安全性能进行了研究。结果表明,在非溶剂温度为20℃、搅拌速率为300r/min、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量浓度为2.5~3.5g/L时得到形貌规整、粒径分布均匀的花球形P-DNTF,其表观活化能相比于原料DNTF提高约28kJ/mol,热稳定性有所提高;P-DNTF的撞击能量和摩擦能量较原料DNTF分别提高2.5J和88N,表明经形貌调控后的花球形P-DNTF的机械感度降低,安全性能提高。

S-四嗪类含能化合物研究进展

综述了目前国内外S-四嗪类含能化合物的研究情况,对国内外具有代表性的研究工作进行了介绍,主要分为含能有机物、含能有机盐、含能金属盐与配合物3个方面,其中有机物和有机盐研究较多,金属盐研究较少。总结了四嗪含能化合物的设计思路、应用前景和待解决的问题。对称取代的1,2,4,5-四嗪化合物是目前绝大多数工作的研究目标,设计这些化合物主要依靠四嗪环上易发生亲核取代反应的特点而引入不同的含能取代基来对整体化合物的性能进行修饰和调控。通过设计合成离子盐,利用阴阳离子间的氢键相互作用可对含能化合物的稳定性进行优化。四嗪类含能材料氮含量高、分解产物清洁,在微推力和低特征信号推进剂、汽车安全气囊气体发生剂组分、绿色起爆药等方面具有良好的应用前景。不足之处在于这些化合物的放大合成研究很少,工业化基础较薄弱,且对非对称取代的1,2,4,5-四嗪化合物研究较少,在未来需要加大这些方面的研究。附参考文献70篇。

石墨双炔/RDX复合物的热分解性能

为探究石墨双炔(GDY)对RDX热分解性能的影响,采用液相法制备出GDY,对其进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、热重(TG)、红外(IR)表征;采用物理混合法将不同质量分数的GDY与环三亚甲基三硝胺(RDX)复合,用差示扫描量热仪(DSC)测试其热行为,并用Kissinger和Ozawa法进行动力学计算;用热重/红外/质谱联用仪(TG/IR/MS)研究GDY质量分数为5%的复合样品的热分解机理;根据GJB772A-97,采用DSC法进行相容性分析;从热分解峰温和活化能角度,比较了不同炭材料对RDX热分解的影响。结果表明,升温速率10℃/min、GDY质量分数为5%时,RDX热分解峰温升高2.97℃,活化能降低10.75kJ/mol;TG/IR/MS研究表明,加入GDY后,主要气体产物种类没有发生改变,但是CH2O和N_(2)O气体产物在较低的温度下即会产生,表明GDY的加入能够促进C—N键的断裂,从而促进RDX的热分解;相容性测试表明GDY与RDX不相容;相比纯RDX,石墨烯和多壁碳纳米管(CNT)使RDX的热分解活化能分别降低59.76kJ/mol和25.6kJ/mol,降低程度高于GDY,而富勒烯(C60)则使RDX的活化能升高37.17kJ/mol。

水溶性酚醛树脂及包覆方法对RDX热分解的影响

为了探索水溶性酚醛树脂(WSPR)适用于聚合物黏结炸药(PBX)黏结剂的可能性,首先采用研磨法、水悬浮法、溶于丙酮后水析出法和溶于丙酮后直接干燥法处理纯RDX;然后通过6种包覆方法(干法研磨、湿法研磨、直接法、水悬浮法、均相相溶法、溶剂-非溶剂法)使WSPR与RDX混合,通过扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热仪和热重测试仪研究包覆方法和WSPR对RDX形貌结构以及热稳定性的影响。结果表明,包覆方法只改变RDX粒径,不改变晶体结构和热解过程;PBX粒径减小,WSPR成功包覆RDX的同时没有改变其晶体结构;热解峰温和热重曲线表明,WSPR随不同包覆方法促进或抑制RDX的热解过程:经干法研磨、湿法研磨得到的PBX热解峰温减小10~15℃,经溶剂-非溶剂法得到的PBX热解峰温减小1~3℃,均促进了RDX的热解;经直接法和均相相溶法得到的PBX热解峰温分别减小1~3℃和2~6℃,均抑制了RDX的热解;水悬浮法则可通过WSPR溶液稀释程度来抑制或促进RDX的热解。因此WSPR可在PBX中用作黏结剂。

Al/PVDF-Al/CuO/PVDF层间堆积多层膜的制备及其燃烧性能研究

为了研究Al/CuO铝热剂的高能量释放速率对Al/PVDF薄膜燃烧性能的影响,采用静电喷雾沉积法将Al/CuO/5%PVDF或Al/CuO/10%PVDF铝热剂与Al/PVDF薄膜原位层间堆积得到多层复合薄膜,通过调控Al/CuO/PVDF铝热剂的组成结构和厚度来调控该薄膜的燃烧性能,获得了该多层薄膜的线性燃速、可视化火焰温度和归一化热密流随铝热剂组成和厚度的变化规律。结果表明,铝热剂的组成和厚度直接决定薄膜的燃速大小和燃烧传热方式,除了Al/PVDF-Al/CuO/5%PVDF 3层薄膜表现为对流燃烧,燃速(104±10)cm/s,火焰温度2700K,其他多层薄膜的燃速只有5.5~12.0cm/s、火焰温度只有1570~1700K,Al/PVDF层对Al/CuO/5%PVDF或Al/CuO/10%PVDF层的紧密约束将铝热剂燃烧的对流传热方式可能转化为热传导和热辐射传热。Al-PVDF反应和Al-CuO反应之间的相互作用削弱了Al/CuO/PVDF铝热剂的高能量密度和高能量释放速率优势。