3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱（DAOAF）形貌及粒度控制研究

发布时间：2020-11-08 14:39

　　 3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAOAF)是一种标准生成焓高、耐热性好的钝感高能炸药。其爆轰临界直径较小,高压短脉冲响应阈值较低,有望在冲击片雷管中获得应用。但是实验直接合成的DAOAF纯度不高、颗粒度较大、晶体通常呈片状,不能直接用于冲击片雷管装药,需要对其进行晶体改性。利用超细化重结晶技术可以获得高纯度、超细的DAOAF粒子。本文通过溶剂非溶剂法实验研究,确定了超细化DAOAF较佳工艺:DAOAF溶液(0.03g/mL)缓慢滴加到水(400mL,8℃)中,得到0.3μm-0.5μm粒度范围内的黄色立方体DAOAF粒子。在超细化重结晶基础上,研究了DAOAF自组装技术,通过原位自组装实现了DAOAF二次粒子形态精确控制,获得了具有高纯度、不同形状和结构的DAOAF粒子。结合模拟计算,基于蒸发法,实验了DAOAF在不同极性溶剂中的自组装过程,最终确定了采用二甲基亚砜(DMSO)可得到具有多孔结构的DAOAF晶球,推导其自组装机制为:随着DMSO缓慢蒸发,使得溶液过饱和从而引起初级成核得到超细DAOAF粒子,由于超细DAOAF粒子具有高表面能,小颗粒彼此团聚成大颗粒。随着结晶延续,溶液中的晶核通过过饱和驱动力促使团聚后的小颗粒继续生长,并产生更多的团聚体。不断重复这一过程,最终组装成了具有多孔聚合结构的晶球DAOAF粒子。为了解决DAOAF能量过低的问题,采用DAOAF包覆高能炸药提高体系能量的思路制备了限域自组装球壳型DAOAF。研究了不同类型表面活性剂及搅拌速度对DAOAF形貌的影响,最终获得限域自组装球壳DAOAF,确定了较佳工艺条件:在非溶剂中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP),控制搅拌速度为280r/min,并提出限域自组装机制为:PVP在适当的搅拌速度下在水中形成球形胶束,表面亲水基与DAOAF形成氢键,最终形成球壳形DAOAF。用扫描电子显微镜(SEM),X-射线粉末衍射仪(XRD)及差示扫描热量法(DSC)对制备的不同形貌的DAOAF的形貌,粒度,晶体结构以及热稳定性进行了表征及分析。XRD结果表明:超细化或细化自组装得到的DAOAF晶体,其晶型均未发生改变,并且自组装过程中晶体取向发生了改变。DSC结果表明:球壳形DAOAF热分解表观活化能较原料DAOAF降低10.76 kJ/mol,热爆炸临界温度降低了2.66℃。球晶DAOAF与细化DAOAF热分解表观活化能比原料DAOAF分别提高18.50 kJ/mol与14.61kJ/mol,热爆炸临界温度比原料分别升高了5.01℃与4.69℃,表明球壳形DAOAF活性最大。本项研究首先利用超细粒子制备技术实现了DAOAF炸药晶体的超细化和高纯化,然后利用自组装技术得到了多孔聚合结构的DAOAF晶球和球壳形的DAOAF,实现了DAOAF的形态/结构控制。本研究所得样品有望长期保持超细DAOAF粒子的活性,研究成果可为DAOAF在冲击片雷管中的应用奠定技术基础。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ560.1
【部分图文】：

微/纳多级结构构筑方法示意图

高比表面积的微纳米含能材料多级结构。多级结构材料，是由纳米级别的颗粒、片状或者棒状组装而成的三维微米结构，同时具备了纳米和微米的优点，得到了科学家的关注，在各个领域都有着广泛的前景。图 1-1 微/纳多级结构构筑方法示意图Fig1-1. Schematic diagram of micro/nano multilevel structure construction method程敏敏[10]研究由纳米尺度的结构单元组装而成微米尺度的复合结构。将这一理念应用于改善 HMX 的缺点，提高 HMX 的各方面性能。其中该实验最难之处就是对 HMX晶体的形貌以及结构的调控(图 1-2)。

时所得 ANPZ 微纳米结构的低倍和高倍 SEM 图，(a, b(e, f) 30 小时 and high power SEM images of ANPZ microstructure werreaction times，(a, b) 12h, (c, d) 21h, (e, f) 30h等[12]采用喷雾冷冻干燥技术，以微米 FOX-7 作为的 FOX-7 三维网格纳米结构，简单调控原料的浓。FOX-7 纳米结构的热性能展现出小尺寸依赖效OX-7 网格结构可能的形成过程。
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本文编号：2874918