氟化物对含硼氢化镁炸药能量释放特性的影响

作     者：郭宝琼 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏晓安

授予年度：2023年

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：硼氢化镁 七氟丁酰胺 纤维素硝酸酯 能量释放 

摘      要：硼氢化镁(Mg（BH）)作为轻金属配位氢化物的代表,因其具有高储氢量而受到广泛关注,但却严重负氧,使氢化物热分解反应不能充分进行。为此,添加纤维素硝酸酯作为含能粘结剂,一方面,可以起到炸药体系成型作用;另一方面,可以为硼氢化镁提供氧原子,为氢化物能量释放提供支持。但是,纤维素硝酸酯为氢化物提供氧原子后,炸药体系反应程度还不够充分,氢化物吸放氢速率仍然较慢,主要问题是硼氢化镁中B粒子表面氧化膜BO加热熔化后形成液体包裹内部B粒子,液态BO沸点高达1500℃,严重阻碍了内部B粒子的进一步反应。为此,通过添加七氟丁酰胺可与Mg（BH）表面氧化膜BO反应生成BF气体,进而促进硼氢化镁内部B粒子的热分解,加入七氟丁酰胺可大大提高反应程度,使含硼氢化镁炸药能量释放更加高效。 本研究将硼氢化镁(Mg（BH）)添加到两种不同硝化甘油含量的纤维素硝酸酯中,并分别加入不同比例含氟化合物（七氟丁酰胺）制备高能炸药。机械感度实验结果表明,随着七氟丁酰胺含量的增加,炸药体系摩擦感度降低14%、静电感度降低11%。氧弹量热试验结果表明,随着七氟丁酰胺含量增加,储氢炸药样品的燃烧热逐渐升高。由TG试验可以看出,储氢炸药存在两个失重过程,随着七氟丁酰胺含量的增加,样品失重量逐渐增大,七氟丁酰胺含量越大,其促进储氢炸药热分解越有利。通过采用差示扫描量热法（DSC）和绝热加速量热仪（ARC）实验,根据曲线和数据分析研究了储氢炸药热分解过程和热力学性能,储氢炸药在添加氟化物之后,随着七氟丁酰胺含量增大炸药体系的分解热逐渐增大,从分解热Q的数值来看,氟化物的加入可提高样品的反应程度。此外,水下爆炸试验发现含硼氢化镁的炸药体系总能量上总体优于不含硼氢化镁的炸药体系,含3 wt%七氟丁酰胺的炸药体系相对于含1 wt%七氟丁酰胺的炸药体系总能量增加5%,通过加入七氟丁酰胺大大提高反应程度,增加反应的总能量。