FOX-7粉尘爆炸特性及其热分解试验研究

发布时间：2020-04-14 02:00

【摘要】：随着现代科学技术和国防建设的不断发展,为了满足现代战争对新型武器弹药的需求,对未来武器的能量特性和安全特性提出了极高的要求。各国的相关专家也都致力于新型高能低感炸药的研究中。1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)就是在这样背景下合成的。FOX-7作为新型高能低感炸药,在国际上广受关注,在钝感弹药中有良好的应用前景,是近年来含能材料领域研究的热点之一。本文首先使用1.2 L Hartmanm管和20L球爆炸装置测量FOX-7粉尘云的最小点火能量以及爆炸下限,并测量与AL粉不同配比下的最小点火能量;再使用DSC-TG同步热分析仪研究了FOX-7的热分解过程,对热分解曲线进行了分析,计算了动力学参数和热力学参数,并根据实验数据对FOX-7的临界爆炸温度进行了估算,研究结果表明:(1)当扩散压力为0.7Mpa时,FOX-7粉尘粒径为25μm时,对应的浓度分别为100g/m~3、200 g/m~3、400 g/m~3、600 g/m~3、800 g/m~3、1000 g/m~3进行试验测定,其粉尘云的最小点火能量分别为:112mJ、79.85mJ、40.74mJ、36.53mJ、25.66mJ、19.01mJ。当扩散压力和粉尘粒径同样的条件下,FOX-7粉尘云最小点火能随着粉尘浓度增加而逐渐降低,最终趋于平缓;(2)当扩散压力为0.7Mpa时,将FOX-7粉尘与AL粉按照一定的比例混合,随着铝粉含量的增加,混合粉尘的最小点火能呈现先减小再增加的趋势,最适合的配比为70%FOX-7+30%AL,对应的最小点火能为15.65m J。(3)通过测量可以得知,FOX-7爆炸下限在70g/m~3-90/m~3。(4)通过DSC-TG同步热分析实验结论可知,FOX-7分解过程分为两个阶段且随着升温速率的增加,FOX-7的分解起始温度、峰值温度、分解终止温度都有所升高,失重的最大速率也随之有所增加。升温速率为5K、10K、15K、20K/min时两个分解峰温分别为220.35℃、225.8℃、229.45℃和232.75℃及292.2℃、292.3℃、292.4℃、292.75℃。(5)基于DTG曲线,采用Kissinger法和Ozawa法两种方法计算出的表观活化能分别为205.9kJ/mol、203.7kJ/mol,Kissinger法测得的lgA为21.5。基于DSC曲线,采用Kissinger法和Ozawa法两种方法计算出的表观活化能分别为225.8kJ/mol、222.5kJ/mol,Kissinger法测得的lgA为23.7。(6)通过推算FOX-7热爆炸临界温度为208.37℃。(7)通过对FOX-7热分解反应产物的质谱分析,NO、NH_3、N_2O、HCN等产物在FOX-7在两个分解阶段都有产生,NO_2、HNCO等物质基本只在第二阶段产生。
【图文】：

示意图,高压电源,示意图,能量控制

实验采用的粒径为 25μm 左右的 FOX-7 粉尘，为黄色。实验外部条件为：环境温度为 10℃左右，湿度在 10%-15%之间，实验前将粉尘位于烘箱内烘 24 小时左右，高压电源一般设置为 9KV-11kv 之间。3.1.3 实验装置实验装置主要由四部分组成，分别为能量控制系统、粉尘扩散系统、防护系特曼管。能量控制系统：能量控制系统就是一个高压电容放电箱。通过高压直流电源箱输入 7-15KV 的超高压，在高压电容箱上，有 25pF，100pF，1nF，10nF 四种通过控制这些电容的大小，来控制点燃粉尘的能量大小，输出端连接着两个电极击穿空气会发生放电，每次放电的时间长短也可以通过电压值来控制。

示意图,粉尘扩散,哈特曼,底座

中北大学学位论文底座上有一个储粉室，是一个半圆形的装置，在储粉室的底部有蘑菇菇型的喷头决定了实验室喷出的气流大小，喷头拧的越紧实验吹出来不容易在哈特曼管内形成粉尘云状态，喷头拧的松了，粉尘倒入储粉尘流入底座当中，造成实验数据的不准确，所以，喷头大概拧松一合适的位置。实验时，空压机为实验提供高压空气源，爆炸装置的底压力，显示的是吹粉时的压力，标准一般为 0.6-0.7Mpa。实物图如图管：哈特曼管就是一个内径为 63mm，高度为 300mm，壁厚为 6mm曼管的容积为 1.2L，点火的电极装在距离底座 100mm 处，电极的材管图如图 3.2 所示。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ560

【相似文献】