CL-20的热膨胀特性及其降感技术研究

发布时间：2020-05-29 06:12

【摘要】：高能量密度、低感度是现代含能材料追求的目标,但能量与安全性存在本质矛盾,能量越高、安全性越差。随着武器的发展,提高主炸药安全性及环境适应性成为今后武器发展的重点。CL-20是目前能量密度最高的单质炸药之一,但由于较高的机械感度导致其应用受到限制。而LLM-105属于高能量低感度炸药,对CL-20进行降感时能够保证降低感度的同时仍具有较高的能量。本论文主要开展了以下几方面工作:(1)利用重结晶方法制备了α-、β-、ε-、γ-四种晶型,基于原位XRD技术及Rietveld精修方法分别探索了这四种晶体的热膨胀特性,结果表明,无水α-CL-20热膨胀系数分别为αa=2.80×10-5°C-1、αb=5.26×10-5°C-1、αc=7.23×10-5°C-1、αV=15.39×10-5°C-1。β-CL-20的热膨胀系数分别为αa=5.35×10-5°C-1、αb=1.48×10-5°C-1、αc=6.61×10-5°C-1、αV=13.52×10-5°C-1。ε-CL-20的热膨胀系数分别为αa=4.95×10-5°C-1、αb=4.91×10-5°C-1、αc=4.40×10-5°C-1、αV=13.50×10-5°C-1、αβ=1.43×10-5°C-1。γ-CL-20的热膨胀系数分别为αa=8.72×10-5°C-1、αb=7.51×10-5°C-1、αc=6.38×10-5°C-1、αV=11.80×10-5°C-1、αβ=3.70×10-5°C-1。四种晶型均为线性膨胀,其中,ε-CL-20表现出近各向同性膨胀,而α-、β-和γ-CL-20表现出明显的各向异性膨胀,热膨胀现象的不同主要由晶体的晶胞堆积方式不同造成。此外,不同含水量的α-CL-20晶体的热膨胀现象不同,α-CL-20·1/2H2O与α-CL-20·1/4H2O显示不可逆线膨胀,而无水α-CL-20显示可逆线性膨胀,产生差异的原因与水分子和CL-20分子之间的氢键作用有关。(2)以[Bmim]BF4和[Bmim]CF3SO3两种离子液体为溶剂,使用溶剂/非溶剂法对LLM-105进行重结晶,制备了矩形实心棒状、有孔、片状三种不同形貌的LLM-105晶体,通过调整结晶条件可控制LLM-105晶体的形貌及尺寸。三种不同形貌的LLM-105晶体与原料晶体结构相同,但晶体的晶习发生改变。具有完整矩形棒状结构的LLM-105晶体的最大放热峰值及起始分解温度相对于原料分别提高了约10℃和40℃,热稳定性最好,而具有较多晶体缺陷的片状晶体或端部被腐蚀的晶体,热稳定性最差。(3)用溶剂-非溶剂重结晶法,实现了CL-20在管状LLM-105晶体中的填充,初步获得了CL-20/LLM-105管状填充的复合含能材料。根据前面制备的不同形貌LLM-105晶体,研究其对CL-20的降感效果,结果表明,加入LLM-105晶体后CL-20晶体的感度均有所降低,其中片状LLM-105晶体对CL-20的感度降低最明显。
【图文】：

谱图,原位XRD,谱图

α-CL-20则表现出良好的热回复性。一般膨胀系数应最大，但是水分子的作用比较引起晶胞的坍塌，还能导致晶胞结构的微下，难以判断水分子对晶体热膨胀系数的L-20的热膨胀非溶剂法重结晶制备了纯 β晶型 CL-20晶体L-20晶体按升降温程序进行原位扫描，得 4）。从图 2-14中可以看出，所得衍射峰与PDF:00-050-2432），且在加热和冷却过程中 β-CL-20未发生晶型转变。随着温度的升角度方向移动，说明相应的衍射面的面间温的过程中，衍射峰的位置向高角度方向，图谱与起始图谱重合，说明该 β-CL-20恢复到原来的状态，具有较好的热回复性

谱图,原位XRD,谱图

α-CL-20则表现出良好的热回复性。一般膨胀系数应最大，，但是水分子的作用比较引起晶胞的坍塌，还能导致晶胞结构的微下，难以判断水分子对晶体热膨胀系数的L-20的热膨胀非溶剂法重结晶制备了纯 β晶型 CL-20晶体L-20晶体按升降温程序进行原位扫描，得 4）。从图 2-14中可以看出，所得衍射峰与PDF:00-050-2432），且在加热和冷却过程中 β-CL-20未发生晶型转变。随着温度的升角度方向移动，说明相应的衍射面的面间温的过程中，衍射峰的位置向高角度方向，图谱与起始图谱重合，说明该 β-CL-20恢复到原来的状态，具有较好的热回复性
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ560.1

【参考文献】