高能炸药球磨细化及安全性能的研究
发布时间：2021-09-23 02:00
炸药的微观构型和粒径尺度对其宏观表现出来的性能有着举足轻重的作用,机械球磨法是目前对含能材料进行细化的一种安全可控且工艺操作简单有效的方法。本文立足于国内外学者研究的基础上用原始和简洁的细化方法来进行实验研究。主要采用了机械球磨法从不同球磨时间以及更换球磨珠类型两方面为变量实验条件,对TKX-50及高氯酸铵基分子钙钛矿（DAP）进行球磨细化,制备出微纳米甚至纳米级别的炸药并且对其热分解特性和机械感度等安全性能进行了分析和探讨。主要研究内容如下:（1）设置6h,12h,24h三个梯度的机械球磨时间且仅适用单一尺寸球磨珠制备出TKX-50微纳米炸药。球磨6h粒径细化成果微弱,球磨12h粒径细化达到20到90微米,而球磨时间翻倍长达24小时的时候,微粒在球磨过后过滤干燥的过程中再次发生团聚结晶状况。球磨12h的TKX-50微纳米颗粒热分解峰温度降低5.1℃,其表观活化能和指前因子都有少许降低,说明其微纳米化后的样品具有良好的热稳定性。球磨时间为24h的样品反而出现反弹现象是由于长时间球磨导致样品发生颗粒团聚引起的。相同条件下球磨时间为6h、12h、24h样品的撞击感度爆炸概率依次为28%、1...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一氧化碳-氮气聚合物晶体Fig.1-1carbonmonoxidenitrogenpolymercrystal
中北大学学位论文22018年的时候采用超极速检测与超高温高压实验条件技术，以最为常见的N2为原始物料成功制备出极富能量的材料聚合氮和金属氮，帮助我们国家拥有了这一种能量极大的超级武器。这表明着在我国胡炳成团队成功合成出全球第一个全氮阴离子盐（N5-)和陆明团队第一次制备了全氮五唑阴离子的钠、锰、铁、钴和镁盐水合物之后[6]，我国再次制备出新型的完全氮类含能材料，也使我国成为全球唯一一个能够稳固制备出纯氮含能材料的国家。这也标志着我国在全新一代炸药研究上成功反超美国，处于领先地位。图1-1一氧化碳-氮气聚合物晶体Fig.1-1carbonmonoxidenitrogenpolymercrystal而在如何构造新的结构框架与储能形式也同时给含能材料的进步与发展带来了更多的研究路径。例如北理工庞思平教授与其课题组在达到工程级别的生产目前最多能够投入实际应用的能量与威力最大化的CL-20的基础上，以4,4′-偶氮-1,2,4-三唑该物质作为配合物体,也是第一次合成了形貌类似3D骨架构造的MOFs框架材料，此例三维MOF含能材料的成功研究为搭建新型能量高感度低的MOFs材料打造了前基，大幅度的推进了在MOFs含能材料的发展[7]。图1-2具有三维骨架结构的MOFs材料Fig.1-2MOFsmaterialwith3Dskeletonstructure
中北大学学位论文5定存在的全氮五唑阴离子盐—(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（如图1-3），一系列表征成功证明形成的该结构能够有效的保持N5-阴离子的稳定存在性，代表我国在五唑离子含能材料研究领域取得了史诗级突破，在含能材料领域引起了极大轰动。图1-3(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl分子结构Fig.1-3(N5)6(H3O)3(NH4)4Clmolecularstructure团队首创性通过使用m-CPBA（间氯过氧苯甲酸）和甘氨酸亚铁分别作为割裂试剂、助剂与基底物质3,5-二甲基-4-羟基苯基五唑作用，通过氧化反应选择性地阻断芳基五唑分子中的碳氮单键（图1-4），制备得到微量的离子盐晶体，经过表征证明为可在室温下稳定存在的(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（PHAC），产率约为19%。然后利用二级质谱测试得到在负极离子质谱图70ppm处出现峰位，证明了N5-阴离子的成功制备。X射线晶形衍射证明了所得到的晶体具有高度对称性，是立方晶系，在123K下晶体理论密度为1.34g·cm-3。热分析结果则显示了(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl热分解峰温为116.8℃，具有比较良好的热稳定性。该物质具有比N5ˉ离子更优异的热稳定性，归咎于其内部阴阳离子间的氢键强作用力，NH4+和Cl-等离子对其稳定性都具有十分重要贡献[12]。图1-4选择性地切断C-N键反应示意图Fig.1-4schematicdiagramofselectivecuttingofC-Nbond之后同样是南京理工大学的陆明课题组在nature中展示了五种金属五唑负离子盐含水络合物，即[Na(H2O)(N5)]·2H2O,[M(H2O)4(N5)2]·4H2O(M=Mn,FeandCo)and[Mg(H2O)6(N5)2]·4H2O（图1-5）。首次完整的揭示了全氮五唑阴离子与金属阳离子的相互配位、与水之间氢键作用规律，以及其热稳定性的一般规律[13]。通过研究还发现，N5-
本文编号：3404804
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一氧化碳-氮气聚合物晶体Fig.1-1carbonmonoxidenitrogenpolymercrystal
中北大学学位论文22018年的时候采用超极速检测与超高温高压实验条件技术，以最为常见的N2为原始物料成功制备出极富能量的材料聚合氮和金属氮，帮助我们国家拥有了这一种能量极大的超级武器。这表明着在我国胡炳成团队成功合成出全球第一个全氮阴离子盐（N5-)和陆明团队第一次制备了全氮五唑阴离子的钠、锰、铁、钴和镁盐水合物之后[6]，我国再次制备出新型的完全氮类含能材料，也使我国成为全球唯一一个能够稳固制备出纯氮含能材料的国家。这也标志着我国在全新一代炸药研究上成功反超美国，处于领先地位。图1-1一氧化碳-氮气聚合物晶体Fig.1-1carbonmonoxidenitrogenpolymercrystal而在如何构造新的结构框架与储能形式也同时给含能材料的进步与发展带来了更多的研究路径。例如北理工庞思平教授与其课题组在达到工程级别的生产目前最多能够投入实际应用的能量与威力最大化的CL-20的基础上，以4,4′-偶氮-1,2,4-三唑该物质作为配合物体,也是第一次合成了形貌类似3D骨架构造的MOFs框架材料，此例三维MOF含能材料的成功研究为搭建新型能量高感度低的MOFs材料打造了前基，大幅度的推进了在MOFs含能材料的发展[7]。图1-2具有三维骨架结构的MOFs材料Fig.1-2MOFsmaterialwith3Dskeletonstructure
中北大学学位论文5定存在的全氮五唑阴离子盐—(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（如图1-3），一系列表征成功证明形成的该结构能够有效的保持N5-阴离子的稳定存在性，代表我国在五唑离子含能材料研究领域取得了史诗级突破，在含能材料领域引起了极大轰动。图1-3(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl分子结构Fig.1-3(N5)6(H3O)3(NH4)4Clmolecularstructure团队首创性通过使用m-CPBA（间氯过氧苯甲酸）和甘氨酸亚铁分别作为割裂试剂、助剂与基底物质3,5-二甲基-4-羟基苯基五唑作用，通过氧化反应选择性地阻断芳基五唑分子中的碳氮单键（图1-4），制备得到微量的离子盐晶体，经过表征证明为可在室温下稳定存在的(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（PHAC），产率约为19%。然后利用二级质谱测试得到在负极离子质谱图70ppm处出现峰位，证明了N5-阴离子的成功制备。X射线晶形衍射证明了所得到的晶体具有高度对称性，是立方晶系，在123K下晶体理论密度为1.34g·cm-3。热分析结果则显示了(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl热分解峰温为116.8℃，具有比较良好的热稳定性。该物质具有比N5ˉ离子更优异的热稳定性，归咎于其内部阴阳离子间的氢键强作用力，NH4+和Cl-等离子对其稳定性都具有十分重要贡献[12]。图1-4选择性地切断C-N键反应示意图Fig.1-4schematicdiagramofselectivecuttingofC-Nbond之后同样是南京理工大学的陆明课题组在nature中展示了五种金属五唑负离子盐含水络合物，即[Na(H2O)(N5)]·2H2O,[M(H2O)4(N5)2]·4H2O(M=Mn,FeandCo)and[Mg(H2O)6(N5)2]·4H2O（图1-5）。首次完整的揭示了全氮五唑阴离子与金属阳离子的相互配位、与水之间氢键作用规律，以及其热稳定性的一般规律[13]。通过研究还发现，N5-
本文编号：3404804
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