以CBNT为基的压装高聚物粘结炸药研究

发布时间：2020-07-18 02:02

【摘要】：5,5’-二硝胺基-3,3’-联-1,2,4-三唑碳酰肼盐(CBNT),作为近年来合成出的一种新型含能材料,因其高能钝感的特性,发展前景巨大,但鉴于目前其合成工艺仍未实现工业量产及在合成中存在晶习较差的问题,至今还未取得实际上的应用。因此,为了使CBNT能够作为压装高聚物粘结炸药投入运用,本文主要从改善CBNT的晶体形貌和粘结剂选取两个方面对CBNT基压装高聚物粘结炸药展开研究,主要研究内容和成果如下:(1)根据CBNT的晶胞结构,首次计算了CBNT在真空下的晶体形貌,得到了CBNT晶体形貌学上的重要晶面,分别为(020)、(011)、(10-1)和(110),根据每个晶面所暴露的基团,分析比较了各晶面的极性大小。构建了8种不同溶剂下的溶剂-晶面界面模型,并利用分子动力学方法计算了每种模型下的结合能,结果表明溶剂和晶面的极性越强,则它们间的相互作用就越强,进而越易阻止该晶面的生长;通过修正附着能模型计算了二甲基亚砜等八种溶剂对CBNT晶体形貌的影响,结果表明在理论上除二甲基甲酰胺外其余溶剂均有利于改善CBNT的形貌。(2)通过激光动态法测定了CBNT在理论上有利于改善其晶体形貌溶剂中的溶解度,根据测量结果,确定了适合CBNT的重结晶方法为溶剂-非溶剂法,溶剂为二甲基亚砜。进行了CBNT的重结晶实验,比较了非溶剂的不同、CBNT浓度的不同及搅拌速率的不同对结晶所得CBNT晶体形貌的影响,结果表明当CBNT的浓度较低且搅拌速率较高时,以丙酮作为非溶剂结晶所得CBNT的晶体团聚现象最少,且形貌多呈粒状和块状;在此结晶条件下进一步进行了CBNT的超声辅助喷雾实验,所得晶体的形貌以椭球和球形居多,且表面较为光滑,不足的是晶体的粒度不均匀。(3)选取F_(2311)、F_(2314)和EVA三种高聚物作为粘结剂和CBNT的(020)晶面构建了界面结构模型,并利用分子动力学方法计算了每种模型的结合能、引发键键长、内聚能密度、径向分布函数和力学性能。结果表明,三种模型的结合能F_(2314)F_(2311)EVA,说明粘结剂F_(2314)与CBNT的相容性最好;其可能引发键(N-NO_2)的最大键长均有所减小,平均键长基本不变,说明粘结剂的加入在一定程度上降低了炸药的感度;三种粘结剂的加入均会提高CBNT的内聚能密度,使体系更加稳定,其中F_(2314)的效果最好;径向分布函数分析表明三种粘结剂与基炸药之间均存在着一定强度的氢键;另外,三种粘结剂能在一定程度上改善CBNT的力学性能,使其刚性均有所减弱,延展性和韧性增强,其中以F_(2311)的效果最佳。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ560.1
【图文】：

分子结构图,分子结构,炸药,感度

1 绪论的及意义一直以来是人们所关心的话题。随着技术的不断发，当炸药的能量较高时，伴随着的往往是较高的感安全性。所以为了降低炸药的感度，在保证炸药高钝感炸药的设计与研究就显得尤为重要。通常对高的基础上，通过改善炸药的晶体形貌、制备高聚物降低其感度，进而实现高能钝感的目的。基-3,3’-联-1,2,4-三唑碳酰肼盐，是近几年合成出的具NT,分子式 C5H10N14O5，相对分子质量 346，理论最大熔点未知，其结构如图 1.1 所示。

溶剂分子,晶胞结构,分子结构

CBNT 的分子结构和晶胞结构如图 2.1 所示。优化后的溶剂分子见图 2.2（a）CBNT 的分子结构（b）CBNT 的晶胞结构图 2.1 CBNT 的分子结构和晶胞结构二甲基甲酰胺二甲基亚砜乙醇乙腈

真空,晶面,附着能,生长速率

FDH方法和Growth Morphology方法分别计算得到CBNT在真空下的所示，他们的长径比分别为 3.24、2.87。其中，通过 Growth MorphT 在晶体形态学上共有四个重要晶面，分别为：（020）、（011）、（10-1）附着能、表面面积等特征数据如表 2.2 所示。其中，（020）晶面有最格面间距，分别为 46.12%和 1.29nm，剩余（011）、（10-1）和（11分别为：31.77%、14.00%和 8.11%，这表明在在晶体形态学上晶面重要性。同时，晶面（110）具有最小的晶面附着能，（020）晶面则着能，这表明晶面（110）的生长需要更少的能量故他的生长速率最的生长需要更多的能量故他的生长速率最慢，晶面的生长速率越快越小，所以在 CBNT 晶体中，（020）晶面具有最大的晶面面积而（积最小。

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