爆炸法制备碳包覆铜纳米粒子及其对AP热分解的影响研究

发布时间：2019-07-27 11:32

【摘要】：本论文以黑索金(RDX)为主体炸药、石蜡(WAX)为碳源、硝酸铜(Cu(NO_3)_2·3H_2O)为金属源,按照一定配比组成爆轰前驱体,利用爆炸法成功制备出碳包覆铜纳米粒子(CCNPs),并考察了该纳米粒子对AP以及AP/HTPB基推进剂热分解性能的影响,研究结果对废旧炸药的再利用具有一定的实践指导意义。首先,基于炸药爆轰理论,利用爆轰参数评估软件EXPLO5对不同配比爆轰前驱体的爆轰参数进行了模拟计算,得到RDX、WAX和(Cu(NO_3)_2·3H_2O配比对爆温、爆压、氧平衡的影响规律。结果表明:爆温和爆压随着RDX含量的减少而减小、随着WAX和Cu(NO_3)_2·3H_2O含量的增加而下降;负氧平衡度随WAX含量增大而显著变大,RDX和(Cu(NO_3)_2·3H_2O含量对其无显著影响。基于以上规律并结合爆轰产物碳/铜比,优选出了四种爆轰前驱体配方:RDX0.7WAX0.2Cu(NO_3)_2·3H_2O0.1(2#),RDX0.55WAX0.2Cu(NO_3)_2·3H_2O0.25(6#),RDX0.5WAX0.15Cu(NO_3)_2·3H_2O0.35(8#),RDX0.45WAX0.15Cu(NO_3)_2·3H_2O0.4(10#)。其次,以WAX为包覆材料,采用水悬浮法制得WAX/RDX包覆颗粒,将其与Cu(NO_3)_2·3H_2O按一定的比例均匀混合,并压制成具有一定密度的前驱体药柱。采用雷管将该药柱在爆炸容器中引爆,将爆炸固体产物收集,经过酸洗、水洗、干燥,得到CCNPs。采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱对产物成分和形貌进行了表征。结果表明:爆轰产物呈规则的球形,粒径分布在20~45 nm;具有明显的核壳结构,外壳碳包覆层厚度为2~5 nm,主要由石墨和无定型碳构成。最后,将CCNPs和AP按照质量比5:95进行混合,采用DSC差示扫描量热分析仪考察了AP与AP/CCNPs混合物的热分解特性,并对其热分解动力学参数进行了计算和分析。结果表明:在5、10、20℃/min的升温速率下,含CCNPs的AP的低温分解峰消失,高温分解峰温度分别提前了72.77℃、72.93℃、74.77℃,Kissinger法计算的表观活化能下降了27.18kJ/mol。此外,考察了CCNPs(3wt.%)对AP/HTPB基推进剂热分解性能的影响,结果表明:在5、10、20℃/min的升温速率下,和不含CCNPs推进剂配方相比,含CCNPs推进剂配方的低温分解峰温度分别提前了58.74℃、58.39℃、54.66℃,高温分解峰温度分别提前了33.59℃、30.69℃、27.51℃,Kissinger法计算的高温表观活化能降低了74.90 kJ/mol。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V512

【参考文献】

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本文编号：2519968