含能化合物高品质晶体及金属配合物制备研究

发布时间：2020-05-08 10:16

【摘要】：奥克托今(HMX)和黑索今(RDX)是性能优良的单质炸药,在高能固体推进剂和高能混合炸药方面应用广泛。现今高生存能力和安全性的钝感弹药是各国研发重点,炸药的感度不仅与分子结构特性相关,还受到晶体内部物理微结构、粒度分布、晶体形貌等的影响,基于对传统的高能炸药尤其是RDX和HMX的晶体改性,可以显著提高炸药的安全性,并可在在能量、低感度和成本之间达到极好的平衡；LLM-105是高能钝感炸药,其金属配合物是优良的含能催化剂,在固体推进剂方面应用前景广阔。本论文以两类化合物为基础：利用溶剂-非溶剂重结晶法获得RDX的高品质晶体,并研究LLM-105含能配合物与HMX的相容性及对高氯酸铵热分解的催化性能。主要研究内容如下：以丙酮、乙腈、环己酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、Y-丁内酯为溶剂对HMX和RDX重结晶,并研究非溶剂、温度、搅拌强度、加料方式对HMX和RDX晶体形貌的影响,确定了HMX重结晶最佳溶剂为二甲基亚砜,RDX重结晶最佳溶剂为γ-丁内酯；研究RDX粒度分级的影响因素,探讨了非溶剂水的用量、非溶剂的加料速度、搅拌强度、加入晶种等对RDX粒度的影响；利用溶液浸蚀法制备了4级球形化RDX,并测试了球形化RDX、形貌规则RDX和原料RDX的撞击感度和摩擦感度,测试结果表明：重结晶可以降低RDX的撞击感度和摩擦感度,球形化RDX与形貌规则RDX的撞击感度相近,摩擦感度优于形貌规则RDX。制备LLM-105的铜、钴配合物,得到不同升温速率下LLM-105铜、钴配合物的DSC曲线,并利用Kissinger法和Ozawa-Doyle法计算其动力学参数：表观活化能(E)和指前因子(A)；根据DSC曲线的原始数据得到转化率α和与其相对应的温度T,用Ozawa法得到两种配合物的Eα-a曲线方程。分析LLM-105的铜、钴配合物与HMX的相容性,结果表明铜配合物与HMX有良好的相容性,钴配合物与HMX在比例为1：9时具有良好的相容性：两种配合物对高氯酸铵(AP)具有强烈的催化作用,可以显著降低高氯酸铵的最高分解温度,其中LLM-105钻配合物的催化效果较优,从分解峰的降低程度和放热量的增加量两方面比较均优于一些无机氧化物。
【图文】：

晶体形貌,单质炸药,球形化,重结晶

国内控制重结晶条件优化单质炸药晶体方面也做了大量的工作，并取得了较好的逡逑进展。中国工程物理研究院化工材料研宄所对提高ＨＭＸ／ＲＤＸ的晶体品质等方面进行逡逑了一系列的研究（如图１．１），获得高品质的降感炸药，代号钝－ＲＤＸ邋（Ｄ－ＲＤＸ）和钝－ＨＭ逡逑Ｘ邋（Ｄ－ＨＭＸ）＿；余咸旱以Ｙ－丁内醋为溶剂在不同过饱和度条件下，利用非溶剂水得到逡逑了符合ＧＪＢ２３３５－９５的６种粒度的ＨＭＸ晶体［ｉ９ｌ；王晶禹通过改变溶剂与非溶剂的混逡逑合方式，在强烈搅拌下得到粒度０．６２－１．０２ｉ＿ｉｍ的超细ＨＭＸ晶体王元元以ｓｐａｎ２０、逡逑聚乙二醇和糊精为表面活性剂，分析了溶剂、加料方式、搅拌速度等因素，得到了重逡逑结晶制备ＨＭＸ晶体的最佳工艺条件齐秀芳在环己酮溶剂中添加离子液体作为晶逡逑型助剂，在６（ｒＣ、７５０邋ｒ／ｍｉｎ条件下得到晶体表面光滑、边缘整齐的ＨＭＸ晶体［２ｉ］；黄逡逑明等系统研宄了溶剂－非溶剂条件下ＨＭＸ／ＲＤＸ晶体的晶体形貌、内部缺陷、颗粒密逡逑度和粒径大小的控制技术，同时基本建立了炸药晶体（颗粒）品质表征体系［二－２６］；高峰逡逑等以碳酸丙煤酯为溶剂对ＨＭＸ重结晶，，研究不同条件对晶体形貌的影响，实验发现逡逑碳酸丙烯醋易与ＨＭＸ晶体的（１００）晶面发生强的弱相互作用，使该晶面生长受阻，逡逑得到的晶体大都含（１００）晶面［２７］；刘飞等人研宄了二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）－水重结晶逡逑制备球形化ＨＭＸ的影响因素

分子结构图,分子结构,非溶剂,重结晶

２．２邋ＨＭＸ重结晶工艺逡逑重结晶实验探索多种因素对ＨＭＸ晶体形貌的影响，因素包．括：溶剂、非溶剂、逡逑温度、搅拌强度、加料方式等。根据实验结果对各种影响因素评价，如确定最佳溶剂、逡逑非溶剂、加料方式，明确较适合的温度、搅拌速度范围，其中溶剂的蹄选是根据重结逡逑晶得到ＨＭＸ晶体形貌的优劣，逐步淘汰的过程，重结晶实验流程图如图２．３。逡逑炸药溶液邋固定其他因素逡逑逦逦逡逑Ｉ逦Ｈ邋Ｉ逦Ｉ邋Ｉ邋Ｉ逦１邋Ｉ逦１逡逑逦Ｈ逦＾抽滤邋？洗潘逦？干燥逡逑２逦１逦１逦Ｉ逦逦逦１逦Ｉ逦逦逡逑逦Ｉ逦逦逦逦Ｙ逦逡逑非溶剂邋改变某一因素逦结晶特性表征逡逑２邋１逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O641.4;TQ560.1

【参考文献】