三种不敏感单质炸药的形貌控制及性能研究

发布时间：2020-10-27 01:18

　　 随着现代武器弹药的不断发展,炸药得到越来越广泛的应用,弹药的安全性能一直备受关注,其低易损性是必备的研究因素。因而,国内外对不敏感单质炸药的安全性能研究颇为重视,进而对不敏感炸药的综合性能也有了更高的要求。晶形控制技术可以提高炸药的性能,使其更好地满足各种应用要求。通过控制晶体形貌,尤其是球形化的炸药,可以改善晶体品质,提高其热安定性能。本文主要对三种不敏感单质炸药(苦味酸铵、LLM-105、TATB)的形貌控制进行控制,在颗粒大小相近的情况下对热安定性展开研究工作。(1)利用正交法原理对苦味酸铵进行形貌控制,在制备的过程中,滴加0.3ml 8%的聚乙烯吡咯烷酮-K30,控制温度在60℃、PH为8。冷却结晶的同时,通过超声控制晶形,得到类球形的苦味酸铵晶体。(2)利用单晶试验,X-射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),差示扫描量热仪(DSC),12型落锤仪,对苦味酸铵的性能进行表征。结果表明:单晶试验分析是苦味酸铵晶体结构;由X衍射图谱可知晶形控制的过程中,晶体的结构没有发生变化,只是衍射峰高降低;制备的苦味酸铵晶体呈类球状,粒度在2μm左右;与原料相比,表观活化能增加7.05k J·mol-1,可知热安定性提高,同时热爆炸临界温度提高了6.01℃,热敏感性降低;形貌控制后的苦味酸铵撞击感度降低。(3)对于LLM-105利用单因素变量控制晶体的形貌。可以得到影响形貌的优化条件:溶剂与非溶剂的比例为1:20,压强为0.5MPa,搅拌速率为450r/min,添加表面活性剂,同时有超声分散的作用,制备出粒径在2μm左右的类球形晶体。(4)对于TATB的形貌控制,由课题组前期的研究成果,使用超声喷雾装置以溶剂/非溶剂重结晶的方法制备出粒径约0.3μm的类球形晶体。(5)对三种形貌控制后的炸药进行热安定性分析,运用MS软件模拟仿真苦味酸铵、TATB、LLM-105的分子晶胞,并使用量子化学理论分析炸药的安定性和晶体结构与感度的影响。同时进行差式扫描量热与热重的分析以及真空安定性测试,最后对这三种单质炸药的热性能进一步的研究,即烤燃试验。从试验数据以及现象可知,三种炸药的热安定性:TATBLLM-105苦味酸铵,同时,LLM-105活化能较高,烤燃试验较温和,又是一种较不敏感的炸药,因而具有较好的应用前景。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ560.7
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景、目的和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 课题研究的目的及其意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 不敏感单质炸药的研究进展
        1.2.2 形貌控制的研究进展
    1.3 研究内容及方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究技术路线
    1.4 本章小结
2 试验的相关理论及分析
    2.1 单质炸药的晶体生长理论
        2.1.1 过饱和溶液的形成
        2.1.2 结晶热力学原理
    2.2 结晶动力学原理
        2.2.1 炸药晶体成核理论
        2.2.2 炸药晶体的生长理论
    2.3 表面活性剂的作用机理
    2.4 表征技术
        2.4.1 形貌表征技术
        2.4.2 晶相表征技术
        2.4.3 热分析表征技术
        2.4.4 烤燃性能表征技术
        2.4.5 感度表征技术
    2.5 本章小结
3 苦味酸铵的制备及形貌的控制
    3.1 试验仪器与试剂
    3.2 苦味酸铵制备装置
    3.3 苦味酸铵的制备及形貌控制
        3.3.1 正交试验原理
        3.3.2 形貌控制的介质条件
        3.3.3 正交试验设计
        3.3.4 试验结果分析
        3.3.5 形貌控制工艺优化
    3.4 试验结果与讨论
        3.4.1 苦味酸铵的晶体结构
        3.4.2 X射线衍射分析
        3.4.3 热分析（DSC）
        3.4.4 撞击感度测试
    3.5 本章小结
4 LLM-105 和TATB的形貌控制
    4.1 试验药品与仪器
    4.2 试验方法
        4.2.1 重结晶细化试验装置
        4.2.2 试验工艺流程
        4.2.3 试验步骤
    4.3 形貌控制的影响因素
        4.3.1 溶剂与非溶剂之比对形貌的影响
        4.3.2 压力强度对形貌的影响
        4.3.3 搅拌速率对貌的影响
        4.3.4 超声对形貌的影响
        4.3.5 表面活性剂对形貌的影响
    4.4 TATB的形貌控制
    4.5 X射线衍射分析
    4.6 本章小结
5 三种不敏感炸药热安定性分析
    5.1 分子结构与热安定性的研究
    5.2 三种不敏感炸药的DSC-TG分析
    5.3 三种不敏感炸药的真空安定性测试
    5.4 三种不敏感炸药的烤燃试验测试
        5.4.1 烤燃试验方法
        5.4.2 试验样品
        5.4.3 测试步骤
        5.4.4 试验结果
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的研究成果
致谢

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本文编号：2857802