• 主管:中国科学技术协会

    主编:魏 卫

    ISSN 1007-7812

     
  • 主办:中国兵工学会与中国兵器工业第204研究所共同

    出版:《火炸药学报》 编辑部

    CN 61-1310/TJ

过刊目录

  • 2017年, 第40卷, 第2期      刊出日期:2017-04-30
      
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  • 罗运军, 张天福
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    从Al基纳米复合含能材料的能量方面着手分析比较了各种制备方法的优劣,凸显出了自组装法制备Al基纳米复合含能材料的优势。自组装制备方法能够有效控制Al基纳米复合含能材料中粒子的排布,增加粒子各自的分散性和组分粒子之间的接触,缩短了粒子之间的传质和传热距离,提高了Al基纳米复合含能材料的燃烧速率、反应活性和能量利用率。将目前报道的Al基纳米复合含能材料的自组装制备方法分为两类(直接组装法和间接组装法)进行论述总结,最后提出了自组装法在含能材料制备中的发展方向。
  • 何昌辉, 王琼林, 刘少武, 魏伦, 王锋, 韩冰
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    针对身管武器射击中消除或减少燃烧残渣的要求,对发射药及装药燃烧残渣的研究进行了综述。根据燃烧残渣在身管武器及射击环境中的存在位置,将其分为膛内燃烧残渣和膛外燃烧残渣;分析了燃烧残渣的特性及危害、收集分析技术、抑制技术等;提出今后发射药及装药燃烧残渣研究的重点方向是新型材料在低燃烧残渣发射药及装药中的应用、实弹射击过程中燃烧残渣测试评价方法的研究以及抑制技术的集成优化等。
  • 杨伟涛, 张玉成, 刘少武, 张远波, 王琼林
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    用TG和DSC研究了RDX基微孔可燃材料的热行为,用非等温DSC研究了其放热反应动力学,用Kissinger和Ozawa方法计算了可燃材料的动力学参数;基于Kissinger方法,研究了组分间的相容性;采用耐热和吸湿试验进行了微孔可燃材料的耐热性和吸湿性评价。结果表明,可燃材料的分解被看作是两步反应:第一阶段是吸热熔融反应,无质量损失,第二阶段是放热反应,有质量损失;用Kissinger和Ozawa方法得到的活化能相近,可燃材料的活化能均低于纯RDX的分解活化能;黏结剂PMMA、CA与固体填料RDX相容性好,相容性等级为1级;热爆炸临界温度与RDX相近。新型微孔可燃材料的其他性能优于传统可燃材料。
  • Mohamed Abd-Elghany, Thomas M. Klapötke, Ahmed Elbeih, Saeed Hassanein, Tamer Elshenawy
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    Vacuum Stability Test (VST) was used to determine the thermal behavior and kinetic parameters of 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX) and its mixture with hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) as a binder coded as HMX/HTPB. Model fitting and isoconversional method were applied to determine the kinetic parameters based on VST results. For comparison, non-isothermal thermogravimetry analysis data (TGA) was also used to calculate the kinetic parameters by using Kissinger, OFW (Ozawa, Flynn, and Wall) and KAS (Kissinger-Akahira-Sunose) methods. Advanced Kinetics and Technology Solution (AKTS) software was also used to determine the decomposition kinetics of the studied samples. Differential Scanning Calorimetry (DSC) was employed to determine the decomposition heat flow properties of the studied samples. Results show that the activation energies obtained using VST results is 360.1 kJ/mol for pure HMX and 186.9 kJ/mol for HMX/HTPB. The activation energies obtained by the three different methods using TGA results are in the range of 360-368 kJ/mol for pure HMX and 190-206 kJ/mol for HMX/HTPB. It is concluded that values of kinetic parameters obtained by VST are close to that obtained by the different techniques using TG/DTG results. The onset decomposition peak of HMX/HTPB is lower than that of HMX where the HTPB binder has negative effect on the thermal stability of HMX. The results of all the applied techniques prove that HMX/HTPB has lower activation energy and heat release than the pure HMX. HTPB polymeric matrix has negative effect on the kinetic parameters of HMX.
  • 张建侃, 赵凤起, 徐司雨, 杨燕京, 冉迎九
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    采用水热法制备了还原氧化石墨烯(rGO)负载PbSnO3的纳米复合物(PbSnO3@rGO),并通过XRD、SEM等方法对其进行了表征;用DSC法分析了制得的PbSnO3@rGO和PbSnO3-TDI还原型催化剂(r-PbSnO3-TDI)对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)热分解的催化效果。结果表明,rGO作为基底负载PbSnO3可以有效解决PbSnO3纳米颗粒的团聚问题,极大地提高了其分散性;PbSnO3@rGO对CL-20的热分解具有良好的催化活性,使CL-20的分解峰温降低1.32 ℃,表观分解热增加250 J/g,CL-20的表观活化能由222.4 kJ/mol降至181.1 kJ/mol;PbSnO3@rGO对CL-20的热分解催化效果优于r-PbSnO3-TDI。
  • 于宪峰, 周群, 王伯周
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    采用红外光谱、液相色谱-质谱联用技术和高分辨率质谱对间苯三酚法制备TATB的胺化废水中的副产物1-氨基-3,5-二乙氧基-2,4,6-三硝基苯(AETB)进行了定性鉴定。利用高效液相色谱建立了AETB的含量分析方法,确定了最佳实验条件,并采用外标法对此方法进行了检验。结果表明, 色谱条件为:C18柱(250 mm × 4.6 mm,5 μm),流动相为乙腈-水(体积比85:15),检测波长为224 nm,进样量为10 μL。外标法中所得峰面积与AETB的质量浓度呈线性关系,线性相关系数为0.999 8。该方法操作简单,无需对样品进行前处理,实验所得结果准确合理,可作为制备TATB产生的胺化废水中1-氨基-3,5-二乙氧基-2,4,6-三硝基苯残留量测定的方法。
  • 张艳芳, 熊华林, 林秋汉, 程广斌, 杨红伟
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    以4,5-二氰基-1,2,3-三唑为原料,经过重氮化偶联反应和[2+3]偶氮环加成反应合成了4,5-二(1H-5-四唑基)-1,2,3-三唑,并经过复分解反应合成了7种高氮含能盐。采用IR、1H NMR、13C NMR对化合物的结构进行了表征;采用DSC法研究了它们的热行为;基于B3LYP/6-311G**方法计算了各化合物的理论密度、标准生成焓,并通过EXPLO5预估了各化合物的爆速和爆压。结果表明,8种化合物均具有较好的热稳定性;生成焓为647.4~1 579.4 kJ/mol;爆速为7 652~8 389 m/s;爆压除化合物2外均高于20 GPa;除化合物178外,其他化合物标准状况下的气体产生量均大于800 L/kg,是潜在的气体发生剂。
  • 刘皓楠, 王建华, 刘玉存, 于雁武, 袁俊明
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    运用分子动力学方法,计算了1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮环杂辛烷(HMX)分子、2,6-二氨基-3,5-二硝基-吡嗪-1-氧(ANPZO)分子以及HMX/ANPZO共晶分子的分子间作用力、结合能和内聚能密度。通过气相扩散法制备了HMX/ANPZO共晶炸药,用红外光谱(IR)、差示扫描量热(DSC)和X射线衍射(XRD)表征了其结构,并测试了其机械感度。结果表明,HMX/ANPZO共晶分子间的相互作用力大于HMX分子间以及ANPZO分子间的相互作用力。与HMX和ANPZO相比,HMX/ANPZO共晶炸药的晶体结构和热分解特性变化较大,特性落高为59 cm,与HMX相比提高了96.7%;理论爆速达9 060 m/s。
  • 李亚南, 张生勇, 舒远杰, 刘亚静, 王伯周, 毕福强, 翟连杰
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    以水合肼和叠氮氰为原料,经环化、缩合、氧化偶联、酸解、硝化、中和等反应,合成了1,1’-二硝氨基-5,5’-偶氮双四唑钾盐(K2DNAABT);利用红外、核磁(1H NMR、13C NMR)、元素分析和单晶X射线衍射表征了目标化合物的结构;采用DSC和TG方法研究了K2DNAABT的热性能;基于晶体密度和计算的生成热,采用EXPLO5程序软件预估了K2DNAABT的爆轰性能。结果表明,K2DNAABT热分解峰温为194.27 ℃,晶体密度为2.11 g/cm3,生成热为617.0 kJ/mol,爆速为8 367 m/s,爆压为31.5 GPa,具有较好的热稳定性,优良的爆轰性能,有望作为叠氮化铅的绿色替代物。
  • 雷晴, 卢艳华, 何金选
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    以N-脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和氢氧化钾为原料合成了二硝酰胺钾(KDN),用元素分析、傅里叶红外光谱对其结构进行了表征。培养了KDN的单晶,并通过X射线单晶衍射仪测定了其晶体结构。采用差示扫描量热分析仪(DSC)研究了KDN的热分解行为,并测试了其感度。结果表明,KDN晶体属于单斜晶系,P2(1)/n空间群,晶胞参数为:a=0.661 0(11) nm,b=0.927 2(15) nm,c=0.719 4(12) nm,β=97.568(3)°,V=0.437 1(12) nm3Z=4;Dc=2.236 g/cm3F(0 0 0)=288。KDN的熔点为128 ℃,撞击感度大于50 cm,摩擦感度为0,静电感度为142.53 mJ,感度低于RDX,是一种钝感的二硝酰胺类含能材料。
  • 万新军
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    以3-氨基-4-硝基呋咱(ANF)为原料,与原甲酸三乙酯、叠氮化钠反应,得到3-硝基-4-(5-氢-1-四唑基)呋咱(化合物1), 然后低温下经氨水胺化得到3-氨基-4-(5-氢-1-四唑基)呋咱(化合物2),化合物2与原甲酸三乙酯、叠氮化钠反应,最终得到3,4-双(5-氢-1-四唑基)呋咱(化合物3)。采用IR、1H NMR、13C NMR及元素分析对3种化合物的结构进行了表征;采用密度泛函理论B3LYP/6-311+G**方法预估了化合物1~3的标准生成焓、密度、爆速、爆压。结果表明,通过控制反应条件,确定了制备化合物2的最佳工艺条件为:化合物1与氨水摩尔比为1:2,反应时间3 h,反应温度-10℃。化合物2的收率为70%。四唑环的引入使化合物1~3都具有较高的正生成焓,其中化合物3最高,达到1 090.07 kJ/mol。化合物1的爆速、爆压与RDX相当。除化合物2密度略低于TNT外,化合物1~3各性能均优于TNT。与化合物23综合比较,化合物1的性能最佳,密度为1.76 g/cm3,爆速为8 590 m/s,爆压为32.3 GPa。
  • 赵海平, 刘天生, 刘登程
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    为了使硝化反应在近似均相的条件下进行,采用对精制棉进行水解处理,用稀酸水解法制得结晶度较为一致的微晶纤维素,再用硝硫混酸进行硝化得到微米级硝化纤维素。用扫描电镜和红外光谱对其微观形貌和结构进行了表征。用DSC分析了其热性能,并测试了其撞击感度和黏度。结果表明,制备微米级硝化纤维素的最佳条件为:硝硫混酸体积比为1:3,硝化时间30 min,硝化温度为35℃。制得的微米级硝化纤维素样品粒度均匀,其特性落高为57.466 cm,黏度为478 mPa·s,分解峰温达到211.20℃,硝化均匀,含氮量可达12.8%。
  • 王芳芳, 常海, 张林军, 王琼
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    为分析浇注PBX炸药交联密度与力学性能的关系,在70℃时对浇注PBX炸药样品进行高温加速老化试验,对比分析了平衡溶胀法和核磁共振(NMR)法测定交联密度的差异,研究了其在常温时的抗拉强度(σm)、抗压强度(σb)、压缩率(εb)、抗剪强度(τ)、硬度(SH)与黏结剂母体凝胶分数(G)、交联密度(ve)之间的关系。用动态热机械分析仪(DMA)分析了不同老化时间下样品损耗因子tanδ和黏弹系数的变化规律。结果表明,PBX炸药样品的交联密度在老化初期增加,老化中期略有降低,老化后期又增加;NMR法因其测试简单、快捷,精确度高、试样非破坏性等优点,可以作为今后浇注PBX炸药交联密度表征方法的一个重要发展方向;样品老化过程中,浇注PBX炸药样品的交联密度与各力学性能的变化呈线性相关,其力学损耗降低的原因是黏结剂母体的Gve增加,浇注PBX炸药的降解和交联是由黏结剂母体结构变化引起。
  • 阮光光, 王凤英, 岳继伟, 石军磊
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    为了研究线性聚能装药以不同角度干扰自锻弹丸的效果,采用有限元软件ANSYS/ls-dyna对线性聚能装药从不同角度(0°、30°、60°、90°)干扰自锻弹丸以及自锻弹丸被干扰后侵彻45号钢板的全过程进行数值模拟,然后运用Lsprepost后处理软件分析了自锻弹丸与聚能装药的射流头部在相遇前、相遇过程以及相遇后侵彻45号钢板过程中3个阶段的物理变化,通过分析对比自锻弹丸被干扰后的偏转距离、破碎程度、侵彻能力等确定了线性聚能装药干扰自锻弹丸的最佳干扰角度。结果表明,线性聚能装药可以对自锻弹丸进行有效的干扰,其干扰角度对干扰效果有较大影响。在0°~90°范围内,干扰角度为60°时干扰效果最佳。
  • 王力, 姚旭, 尹东光, 范春华, 高文亮, 谭世语
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    利用量子化学密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,对臭氧氧化偏二甲肼(UDMH)生成二甲基亚硝胺(DMNA)过程中相关的反应机理进行了理论研究;优化了各个反应物、中间体、过渡态及产物的分子构型,对其进行了能量分析及反应路径跟踪。结果表明,UDMH首先被氧化为中间体1,1-二甲基二氮烯,然后中间体再被氧化生成DMNA,计算得到上述两步反应的反应热分别为97.53 kJ/mol和217.74kJ/mol,反应极易进行,通过能量数据能够预测生成DMNA的可能的反应历程。
  • 聂海英, 杨秋秋, 黄志萍, 刘治国, 韦雪梅
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    采用乙醚浸泡,氯仿索氏提取制备了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂粗溶胶,然后通过乙醚少量多次洗涤法、色谱法、透析法3种方式进一步提纯制得NEPE推进剂纯溶胶;采用红外光谱、元素分析、核磁共振光谱、凝胶渗透-二极管阵列检测器表征了溶胶的化学组成。结果表明,NEPE推进剂溶胶由聚乙二醇多异氰酸酯固化反应的聚氨酯片段以及未反应完全的聚乙二醇组成;透析法成本低廉,所得溶胶纯净,杂质含量低于10-5。NEPE推进剂溶胶的分子质量主要集中在10 000~41 800 Da,约占总溶胶的80%。老化后推进剂溶胶中大分子聚合物相对较少。
  • 杨洪涛, 李艳春, 成一
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    为改善硼粉(B)的性能和纳米氧化铁(Fe2O3)在固体推进剂中的分散性,用静电喷雾法制备了B/Fe2O3/NC复合物,采用扫描电镜(SEM)表征了复合物的表面形貌,用TG-DSC分析了复合物的热性能及其对HTPB/AP推进剂热性能的影响,并用燃速测试和密闭爆发器实验研究了该复合物对HTPB/AP推进剂燃烧性能的影响。结果表明,所制备的B/Fe2O3/NC复合物均以团聚体的形式存在,复合物中B的活性提高,其氧化反应温度提前;团聚硼粉对HTPB/AP推进剂燃烧性能的改善效果明显优于原料硼粉;加入Fe2O3后,会进一步改善含硼推进剂的燃烧性能,而且随Fe2O3含量的增加,在密闭爆发器中HTPB/AP推进剂达到最高压力所需的时间逐渐减小。当Fe2O3的质量分数为8%时,推进剂在常压空气中的燃速最大,为不添加B/Fe2O3/NC复合物的HTPB/AP推进剂的2.77倍。B/Fe2O3/NC复合物对推进剂的热分解具有一定催化作用,且随Fe2O3含量的增加催化作用增强。
  • 郑亭亭, 顾静艳, 李苗苗, 陈静静, 沈肖胤, 纪明卫, 李辉
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    采用差示扫描量热仪(DSC)研究了铜铬类燃速催化剂(亚铬酸铜CC01和铜铬复合氧化物CC02)对端羟基聚醚(HTPE)低易损推进剂中的高氯酸铵(AP)、改性硝酸铵(AN)、HTPE黏合剂体系热分解性能的影响。结果表明,加入少量的CC01和CC02均使AP高温分解峰温明显降低了16和29.7℃,AP高温分解活化能依次降低了16.65和22.59 kJ/mol,均可提高AP的高温分解反应速率。CC01和CC02均使AN的热分解峰向低温方向依次前移了52.3和53.6℃,均降低了AN的分解活化能,使AN的热分解反应速率提高了3~4倍。CC01和CC02对HTPE黏合剂体系的热分解影响较小。在AP/AN/Al/HTPE低易损推进剂中,分别添加质量分数0.5%的CC01和CC02可显著提高HTPE低易损推进剂在3~15 MPa下的燃速,可使推进剂在7 MPa下的燃速分别提高34.1%和43.4%,但CC01和CC02对HTPE低易损推进剂在3~9 MPa下的压强指数几乎无影响,而9~15 MPa下的压强指数有所降低。
  • 范士锋, 董平, 李鑫, 梁争峰
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    综述了以美国为首的北约在海军弹药安全性方面的研究进展,主要包括弹药安全性发展历史、弹药安全性试验方法、反应等级判定及评估、弹药安全性影响因素。在此基础上,详细介绍了美国在弹药安全性设计方面的研究思路及成果,主要包括炸药及装药设计、弹药自身结构设计、包装防护结构设计。最后对我国海军弹药安全性研究提出了几点建议。