几种典型含能材料的等温热分解及机理研究
发布时间：2021-10-28 22:48
含能材料在常温常压、不受外界刺激的情况下,会发生缓慢的热分解反应。因此,含能材料无论是在生产、使用还是运输、贮存的过程中,其热安定性已成为了人们关注的焦点。本课题组前期自主研制的等温热分解量气装置,经过前后多次的完善和改进,最终能够进行较长周期（数月）的等温热分解实验,获得含能材料的热分解反应动力学参数、反应机理,对贮存寿命进行评估。本文采用等温热分解量气装置对CL-20/HMX共晶、季戊四醇四硝酸酯、N-脒基脲二硝酰胺盐、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮、硝基胍、高品质硝基胍几种典型含能材料进行等温热分解及机理研究。（1）采用自制的等温热分解量气装置对CL-20/HMX共晶热分解过程进行研究,得到403.15 K443.15 K五个较低温度下的热分解气体压力随时间变化曲线,并获得相应的热分解动力学参数和反应机理函数。同时,在443.15 K463.15 K的温度范围内对CL-20/HMX共晶进行全分解实验,研究其热分解机理。在获得的CL-20/HMX共晶压力-时间曲线上存在明显的拐点,利用HPLC、FT-IR和SEM对不同分解深度的残留相...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
布氏压力计结构图[3]
晓春[14,15]共同建立了动态真空安定性测试（DVST），装置结构图见图1-2。该装置可以实时、连续、在线监测含能材料在恒温加热和真空条件下，试样热分解产物的压力值。随后，张同来课题组采用DVST法研究CL-20[16]、RDX[17]的热分解过程，得到它们的反应动力学参数、符合的机理函数，推算出温度与时间的关系，为CL-20和RDX的贮存使用提供理论依据，并且证实DVST法科学可靠。2010年，刘芮等人[18]通过测试数据获得HMX在等温和非等温阶段的动力学参数，测试结果与传统VST法的试验结果吻合，再次证明DVST法科学可靠。图1-2DVST法装置原理图[14,15]1-玻璃测试管；2-微型压力传感器；3-微型温度传感器；4-加热单元；5-电缆线；6-PID调节器；7-数据采集单元；8-电脑Fig.1-2SchematicofDVST[14,15]1-glasstesttube;2-micropressuresensor;3-microtemperaturesensor;4-furnace;5-cable;6-PIDcontroller;7-dataacquisitionsystem;8-computer
西南科技大学硕士学位论文4DVST法在VST法的基础上有所突破。DVST法能够实时在线记录气体产物压力值。同VST法比较，DVST法信息获得量更广，对实验结果的判定更加准确。但是，该方法还存在不足，核心部件的传感器价格昂贵；反应测试管上端始终处于加热炉外，导致实际测试温度不准确，试样热分解产生的气体易凝聚，对测定结果会产生一定的影响；反应管处采用真空硅脂密封，密封性较差，无法进行较长周期（数月）的试验，导致应用受到限制。1.2.3等温热分解量气装置我们课题组针对布鲁顿压力计法和动态真空安定性法的缺陷，保留它们的全部优点，自制了一套等温热分解量气装置[19]。等温热分解量气装置的结构示意图见图1-3，实物图见图1-4。该装置由真空系统、加热单元、反应测量单元、数据采集单元几大部分组成，经过对真空系统、加热单元和反应测试单元前后多次的完善和改进，最终能够进行较长周期（数月）的等温热分解实验[20,21]。该装置的真空系统由扩散泵与直联泵组合的真空机组构成，能够使排气体系获得高真空度（10-4Pa）。加热单元采用金属恒温浴，每个反应腔均配有一个测温铂电阻，可实时监测每个反应腔的温度，仪器安装报警器，当温度超过设定报警温度时，仪器自动断电并报警，危险性大大降低，使系统更安全。测量单元的压力传感器和变送器相互分离，以避免环境对测试结果的影响；整个反应测量单元始终处于高温环境中防止气体产物凝聚对实验结果的影响[22,23]。数据采集单元自动连续在线监测试样热分解的气体产物压力值，实现了实验过程中无人值守，数据自动采集与处理。图1-3等温热分解量气装置结构示意图Fig.1-3Schematicoftheisothermalthermaldecompositiongasmeteringdevice
【参考文献】：
期刊论文
[1]二苯胺对硝化棉的等温热分解动力学的影响[J]. 罗利琼,柴作虎,金波,黄琼,楚士晋,彭汝芳. 含能材料. 2019(12)
[2]N-脒基脲二硝酰胺盐晶体形貌的分子动力学研究[J]. 刘宁,周诚,舒远杰,王伯周,王文亮. 高等学校化学学报. 2017(12)
[3]一种制备CL-20/LLM-116共晶含能材料的新方法[J]. 孙谦,吴晓青,卞成明,刘宁,田鹏飞,王凡. 精细化工中间体. 2017(05)
[4]FOX-12制备过程的反应机理及动力学[J]. 王宽,陈建刚,王伯周,吕剑,王文亮,刘峰毅,周诚,廉鹏,刘忠文,刘昭铁. 高等学校化学学报. 2015(03)
[5]新型含能材料的研究进展[J]. 张永丽,杨慧群. 四川兵工学报. 2012(02)
[6]动态真空安定性试验方法研究（Ⅳ）:HMX的热分解[J]. 刘芮,尹艳丽,张同来,杨利,张建国,周遵宁,乔小晶,王文杰,王丽琼. 含能材料. 2011(06)
[7]CL-20热分解的动态真空安定性试验方法[J]. 刘芮,尹艳丽,张同来,杨利,张建国,周遵宁,乔小晶,王文杰,王丽琼. 火炸药学报. 2011(02)
[8]绿色含能材料的研究进展[J]. 赵瑛. 化学推进剂与高分子材料. 2010(06)
[9]动态真空安定性试验（DVST）方法研究（Ⅱ）:RDX的热分解[J]. 尹艳丽,杨利,胡晓春,李志敏,李坤远,张同来,张建国. 含能材料. 2010(04)
[10]动态真空安定性试验方法研究（Ⅰ）[J]. 张同来,胡晓春,杨利,李坤远,张建国,王文杰,王丽琼. 含能材料. 2009(05)
博士论文
[1]含能材料自催化分解特性与热安全性研究[D]. 王凯.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]含能材料等温热分解新装置研究[D]. 肖依依.西南科技大学 2018
本文编号：3463456
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
布氏压力计结构图[3]
晓春[14,15]共同建立了动态真空安定性测试（DVST），装置结构图见图1-2。该装置可以实时、连续、在线监测含能材料在恒温加热和真空条件下，试样热分解产物的压力值。随后，张同来课题组采用DVST法研究CL-20[16]、RDX[17]的热分解过程，得到它们的反应动力学参数、符合的机理函数，推算出温度与时间的关系，为CL-20和RDX的贮存使用提供理论依据，并且证实DVST法科学可靠。2010年，刘芮等人[18]通过测试数据获得HMX在等温和非等温阶段的动力学参数，测试结果与传统VST法的试验结果吻合，再次证明DVST法科学可靠。图1-2DVST法装置原理图[14,15]1-玻璃测试管；2-微型压力传感器；3-微型温度传感器；4-加热单元；5-电缆线；6-PID调节器；7-数据采集单元；8-电脑Fig.1-2SchematicofDVST[14,15]1-glasstesttube;2-micropressuresensor;3-microtemperaturesensor;4-furnace;5-cable;6-PIDcontroller;7-dataacquisitionsystem;8-computer
西南科技大学硕士学位论文4DVST法在VST法的基础上有所突破。DVST法能够实时在线记录气体产物压力值。同VST法比较，DVST法信息获得量更广，对实验结果的判定更加准确。但是，该方法还存在不足，核心部件的传感器价格昂贵；反应测试管上端始终处于加热炉外，导致实际测试温度不准确，试样热分解产生的气体易凝聚，对测定结果会产生一定的影响；反应管处采用真空硅脂密封，密封性较差，无法进行较长周期（数月）的试验，导致应用受到限制。1.2.3等温热分解量气装置我们课题组针对布鲁顿压力计法和动态真空安定性法的缺陷，保留它们的全部优点，自制了一套等温热分解量气装置[19]。等温热分解量气装置的结构示意图见图1-3，实物图见图1-4。该装置由真空系统、加热单元、反应测量单元、数据采集单元几大部分组成，经过对真空系统、加热单元和反应测试单元前后多次的完善和改进，最终能够进行较长周期（数月）的等温热分解实验[20,21]。该装置的真空系统由扩散泵与直联泵组合的真空机组构成，能够使排气体系获得高真空度（10-4Pa）。加热单元采用金属恒温浴，每个反应腔均配有一个测温铂电阻，可实时监测每个反应腔的温度，仪器安装报警器，当温度超过设定报警温度时，仪器自动断电并报警，危险性大大降低，使系统更安全。测量单元的压力传感器和变送器相互分离，以避免环境对测试结果的影响；整个反应测量单元始终处于高温环境中防止气体产物凝聚对实验结果的影响[22,23]。数据采集单元自动连续在线监测试样热分解的气体产物压力值，实现了实验过程中无人值守，数据自动采集与处理。图1-3等温热分解量气装置结构示意图Fig.1-3Schematicoftheisothermalthermaldecompositiongasmeteringdevice
【参考文献】：
期刊论文
[1]二苯胺对硝化棉的等温热分解动力学的影响[J]. 罗利琼,柴作虎,金波,黄琼,楚士晋,彭汝芳. 含能材料. 2019(12)
[2]N-脒基脲二硝酰胺盐晶体形貌的分子动力学研究[J]. 刘宁,周诚,舒远杰,王伯周,王文亮. 高等学校化学学报. 2017(12)
[3]一种制备CL-20/LLM-116共晶含能材料的新方法[J]. 孙谦,吴晓青,卞成明,刘宁,田鹏飞,王凡. 精细化工中间体. 2017(05)
[4]FOX-12制备过程的反应机理及动力学[J]. 王宽,陈建刚,王伯周,吕剑,王文亮,刘峰毅,周诚,廉鹏,刘忠文,刘昭铁. 高等学校化学学报. 2015(03)
[5]新型含能材料的研究进展[J]. 张永丽,杨慧群. 四川兵工学报. 2012(02)
[6]动态真空安定性试验方法研究（Ⅳ）:HMX的热分解[J]. 刘芮,尹艳丽,张同来,杨利,张建国,周遵宁,乔小晶,王文杰,王丽琼. 含能材料. 2011(06)
[7]CL-20热分解的动态真空安定性试验方法[J]. 刘芮,尹艳丽,张同来,杨利,张建国,周遵宁,乔小晶,王文杰,王丽琼. 火炸药学报. 2011(02)
[8]绿色含能材料的研究进展[J]. 赵瑛. 化学推进剂与高分子材料. 2010(06)
[9]动态真空安定性试验（DVST）方法研究（Ⅱ）:RDX的热分解[J]. 尹艳丽,杨利,胡晓春,李志敏,李坤远,张同来,张建国. 含能材料. 2010(04)
[10]动态真空安定性试验方法研究（Ⅰ）[J]. 张同来,胡晓春,杨利,李坤远,张建国,王文杰,王丽琼. 含能材料. 2009(05)
博士论文
[1]含能材料自催化分解特性与热安全性研究[D]. 王凯.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]含能材料等温热分解新装置研究[D]. 肖依依.西南科技大学 2018
本文编号：3463456
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