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表面活性剂对固黑铝炸药流变性能的影响

火炸药学报 2022年第3期45卷 419-424页

作者：张云龙程王健李昆高立龙叶宝云安崇伟中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 西安近代化学研究所陕西西安710065

为了提升固黑铝(GHL)炸药在浇注工艺下的流变性能,将司班80、吐温80、LY-1和氟碳FS-3100等4种表面活性剂加入固黑铝炸药配方中,采用稳态流变测试方法对含不同表面活性剂药浆的流变性能进行了测试,并对非牛顿指数、屈服值、综合流变学因... 详细信息

为了提升固黑铝(GHL)炸药在浇注工艺下的流变性能,将司班80、吐温80、LY-1和氟碳FS-3100等4种表面活性剂加入固黑铝炸药配方中,采用稳态流变测试方法对含不同表面活性剂药浆的流变性能进行了测试,并对非牛顿指数、屈服值、综合流变学因子和黏流活化能进行计算和分析。结果表明,司班80的加入对于固黑铝炸药降黏的效果最显著,但是在60℃、高剪切率时,FS-3100降黏效果更好;加入FS-3100的药浆随着温度的升高,黏度随剪切速率的变化幅度增大;司班80与LY-1都可以增大药浆的非牛顿指数;在剪切速率为1s^(-1)时,黏流活化能大小排序为:LY-1>司班80>吐温80>FS-3100;综合流变学因子大小排序为:FS-3100>司班80>吐温80>LY-1。综合对比,司班80可以最大程度地提升固黑铝炸药的综合流变性能。

关键词：物理化学固黑铝炸药(GHL) 表面活性剂高聚物黏结炸药 PBX 流变性能非牛顿指数屈服值综合流变学因子

CL⁃20基爆炸网络装药的UV光辅助直写成型及性能

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含能材料 2021年第4期29卷 293-299页

作者：朱国豪叶宝云安崇伟孔胜王晶禹中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西省超细粉体工程技术研究中心山西太原030051

为了提高爆炸网络装药效率和成型效率、改善装药能量性能,以高能叠氮胶3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚(PBT)和紫外光(UV)固化树脂为复合粘结剂、以CL-20为主体炸药,设计了一种UV光辅助固化的CL-20基含能油墨,并采用3D打印平台装... 详细信息

为了提高爆炸网络装药效率和成型效率、改善装药能量性能,以高能叠氮胶3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚(PBT)和紫外光(UV)固化树脂为复合粘结剂、以CL-20为主体炸药,设计了一种UV光辅助固化的CL-20基含能油墨,并采用3D打印平台装置对油墨进行了直写成型。采用流变仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、邵氏硬度仪等对成型复合物的流变性能、微观结构、晶型、硬度进行了表征和测试。结果表明,CL-20含量为82%时,油墨体系稳定性较好,采用UV光辅助固化的油墨固化速率快、成型样品表面平整,硬度为70 HA;撞击感度测试表明,复合物的特性落高比原料提高了20 cm;传爆性能测试表明,成型样品可实现90°拐角传爆,在1.2 mm装药宽度下,其传爆临界尺寸为0.387 mm。

关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20) 含能油墨 UV光固化 3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氢呋喃共聚醚(PBT)

微纳CL⁃20颗粒悬浮型炸药油墨的3D微喷打印成型及性能

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含能材料 2023年第6期31卷 552-560页

作者：李春燕陈娇安崇伟叶宝云王晶禹中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 太原工业学院环境与安全工程系山西太原030008

为了解决六硝基六氮杂异伍兹烷(CL‑20)基全液型炸药油墨微喷成型的主体炸药转晶和成型效率低等问题,以聚乙烯醇(PVA)的水溶液为胶体悬浮液,以微纳CL‑20颗粒为悬浮颗粒,设计并配制了与3D微喷打印相兼容的悬浮型炸药油墨,并采用3D微喷技... 详细信息

为了解决六硝基六氮杂异伍兹烷(CL‑20)基全液型炸药油墨微喷成型的主体炸药转晶和成型效率低等问题,以聚乙烯醇(PVA)的水溶液为胶体悬浮液,以微纳CL‑20颗粒为悬浮颗粒,设计并配制了与3D微喷打印相兼容的悬浮型炸药油墨,并采用3D微喷技术对炸药油墨进行打印成型。通过密度计、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪对成型样品的性能进行表征,并测试了样品的撞击感度、摩擦感度和爆速,在此基础上研究了微纳CL‑20颗粒含量与微型传爆药性能之间的关系。结果表明:随着炸药油墨中微纳CL‑20颗粒含量的增大,墨滴成型后“咖啡环”现象逐渐明显,药线单层沉积厚度增加,打印成型效率增大,但孔隙率则逐渐增大。主体炸药CL‑20在3D微喷打印过程中没有晶型的转变,仍为ε型。当成型样品中微纳CL‑20颗粒的含量与黏结剂的比例为9∶1时,样品的实测密度为1.638 g·cm^(-3)(86.19%TMD),弹性模量为5.43 GPa;其撞击感度、摩擦感度和爆速分别为4 J、240 N和7689 m·s^(-1),展现了较好的安全性能及微尺度传爆能力。

关键词：微纳CL‑20颗粒悬浮型炸药油墨 3D微喷打印晶型

表面活性剂的HLB值对HMX/聚氨酯基炸药油墨流变性能的影响

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含能材料 2017年第9期25卷 745-749页

作者：徐传豪安崇伟王晶禹叶宝云宋长坤冀威中北大学化工与环境学院山西太原030051 山西省超细粉体工程技术研究中心山西太原030051 四川省新型含能材料军民融合协同创新中心四川绵阳621000

为研究表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)对炸药油墨流变性能的影响,选取Span-80和Tween-80两种非离子表面活性剂,调节其质量比配制出5组不同HLB值的混合表面活性剂,采用Brookfield(CPS)流变仪对添加表面活性剂的细化环四亚甲基四硝胺(... 详细信息

为研究表面活性剂的亲水疏水平衡值(HLB值)对炸药油墨流变性能的影响,选取Span-80和Tween-80两种非离子表面活性剂,调节其质量比配制出5组不同HLB值的混合表面活性剂,采用Brookfield(CPS)流变仪对添加表面活性剂的细化环四亚甲基四硝胺(HMX)/聚氨酯基炸药油墨进行粘度测试,并计算出非牛顿指数、屈服值及触变指数(TI值)。结果表明,未添加表面活性剂的炸药油墨的非牛顿指数为0.024,屈服值为467.08 Pa,TI值为36.82;表面活性剂的加入能够有效改善炸药油墨的流变性能。随着HLB值的升高,炸药油墨表观粘度在剪切速率为5~100 s^(-1)时先升高后降低,非牛顿指数和TI值呈波动变化,屈服值持续降低。当HLB值为11时,炸药油墨的非牛顿指数达到最大值0.56,屈服值达到5.38 Pa,TI值达到最小,为8.26,分别为未添加表面活性剂炸药油墨的23.33倍,1.15%和21.53%。HLB值为11的表面活性剂更有利于改善炸药油墨的流变性能。

关键词：炸药油墨亲水疏水平衡值(HLB值) 粘度非牛顿指数屈服值触变指数(TI值)

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HMX重结晶过程中的晶型析出与转变研究

火工品 2019年第1期 46-49,I0004页

作者：徐帅安崇伟叶宝云宋长坤中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,水为非溶剂,通过采用溶剂非溶剂重结晶细化中的正加法与反加法,研究了HMX重结晶过程中的晶型转变,提出了晶型析出与转变的方式。研究表明溶剂非溶剂比例是重结晶晶型的决定性因素,在溶剂非溶剂任意比例下,晶... 详细信息

以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,水为非溶剂,通过采用溶剂非溶剂重结晶细化中的正加法与反加法,研究了HMX重结晶过程中的晶型转变,提出了晶型析出与转变的方式。研究表明溶剂非溶剂比例是重结晶晶型的决定性因素,在溶剂非溶剂任意比例下,晶体首先析出γ-HMX,溶剂过量时γ-HMX转晶为β-HMX,溶剂非溶剂相当时,转晶为α-HMX,非溶剂过量则保持γ晶型。

关键词： HMX 转晶晶型重结晶

粒度对CL-20基炸药油墨临界传爆特性的影响

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含能材料 2018年第12期26卷 1014-1018页

作者：宋长坤安崇伟叶宝云李千兵王爽王晶禹中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

为研究微笔直写沉积装药技术条件下,炸药粒度对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)基炸药油墨临界传爆厚度的影响规律,分别采用机械球磨法和溶剂?非溶剂法对原料CL?20进行细化,得到了三种不同粒度的CL?20炸药,以水性聚氨酯(WPU)和乙基纤维素(... 详细信息

为研究微笔直写沉积装药技术条件下,炸药粒度对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)基炸药油墨临界传爆厚度的影响规律,分别采用机械球磨法和溶剂?非溶剂法对原料CL?20进行细化,得到了三种不同粒度的CL?20炸药,以水性聚氨酯(WPU)和乙基纤维素(EC)组成双组份粘结分散体系,制备了适用于微笔直写沉积装药工艺的CL?20基炸药油墨。分别采用激光粒度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对制备的CL?20炸药及相应的油墨成型样品的粒度分布和形貌进行了表征;采用X射线衍射仪(XRD)对油墨成型样品中CL?20的晶型进行了测试;利用楔形装药炸痕法测试了不同粒度CL?20炸药油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度。结果表明:机械球磨法制备的两种CL?20炸药呈近球形,表面光滑,中值粒径分别为140 nm和1.5μm,油墨成型样品呈蜂窝状,分散效果较好,横切面均匀致密;溶剂?非溶剂法制备的CL?20炸药呈纺锤形,中值粒径为15μm,油墨成型样品分散效果较差,炸药颗粒与粘结体系难以形成复合结构;XRD测试结果表明三种炸药油墨样品中CL?20均为ε型;成型油墨样品在装药宽度为1 mm时的临界传爆厚度随着CL?20粒度的减小而减小,最小可达69μm,表明减小CL?20炸药的粒度能够显著增强其临界传爆性能。

关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20) 粒度直写技术临界传爆特性

硬脂酸钙对CL-20/Estane复合粒子性能的影响

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火炸药学报 2015年第4期38卷 22-26页

作者：王晶禹高康徐文峥叶宝云徐洋中北大学化工与环境学院山西太原030051

以CL-20为主体炸药、Estane5703为黏结剂、硬脂酸钙(CaSt2)为增塑剂,采用水悬浮法制备了4种复合粒子。用SEM、XRD、DSC对目标产物进行了表征及性能测试。结果表明,水悬浮法可以使硬脂酸钙和Estane5703成功包覆在CL-20晶体的表面,CL-20... 详细信息

以CL-20为主体炸药、Estane5703为黏结剂、硬脂酸钙(CaSt2)为增塑剂,采用水悬浮法制备了4种复合粒子。用SEM、XRD、DSC对目标产物进行了表征及性能测试。结果表明,水悬浮法可以使硬脂酸钙和Estane5703成功包覆在CL-20晶体的表面,CL-20的晶型仍为ε型,说明硬脂酸钙不会改变CL-20主体炸药的晶型。加入硬脂酸钙后,CL-20/Estane复合粒子的特性落高从34.8cm升至39.8cm,热稳定性有所改善;当硬脂酸钙的质量分数为0.5%时,CL-20/Estane包覆样品的热爆炸临界温度提高了5.81℃。

关键词：物理化学复合粒子 CL-20 硬脂酸钙撞击感度热稳定性水悬浮法

3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱在七种溶剂体系中的结晶形貌预测

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火炸药学报 2022年第2期45卷 212-221,I0003页

作者：叶宝云范家珂安崇伟王晶禹赵凤起秦钊西安近代化学研究所陕西西安710065 中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西省超细粉体工程技术研究中心山西太原030051

为了研究3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAAF)在高溶解度溶剂中的晶体形貌,采用COSMO-RS理论对DAAF进行了溶剂筛选,获得了7种对DAAF溶解度较高的溶剂(二甲基亚砜、1,2-二氨基乙烷、六甲基磷酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺... 详细信息

为了研究3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAAF)在高溶解度溶剂中的晶体形貌,采用COSMO-RS理论对DAAF进行了溶剂筛选,获得了7种对DAAF溶解度较高的溶剂(二甲基亚砜、1,2-二氨基乙烷、六甲基磷酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、哌啶);使用修正附着能模型预测了DAAF在真空及上述7种溶剂中的晶体形貌。结果表明,在真空条件下,DAAF晶体主要有3个生长晶面:(011)、(100)和(110)晶面,其中(011)和(100)晶面为控制晶面;溶剂分子极性对DAAF形貌有较大影响;7种溶剂中,二甲基亚砜极性最大,DAAF在二甲基亚砜中接近棱柱状;哌啶的极性最小,DAAF在哌啶中的形貌接近针状;在其余5种溶剂中呈厚度不一的六棱片状;径向分布函数分析表明,DAAF的3个晶面与二甲基亚砜之间的相互作用以范德华力为主。

关键词：物理化学 3,3′-二氨基-4.4′-氧化偶氮呋咱(DAAF) COSMO-RS理论附着能模型分子动力学模拟晶体形貌

CL-20基含能薄膜的微双喷直写成型与性能

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含能材料 2020年第11期28卷 1048-1053,I0002页

作者：孔胜安崇伟徐传豪郭浩叶宝云武碧栋王晶禹董军中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西省超细粉体工程技术研究中心山西太原030051 四川省泸州市北方化学工业有限公司四川泸州646000

为了获得可在微米尺度下可靠传爆的含能薄膜,以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药,以乙基纤维素(EC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为复合黏结体系,选用适量的低沸点溶剂,设计了两种适用于微喷直写工艺的油墨配方,并且采用双喷头微喷直... 详细信息

为了获得可在微米尺度下可靠传爆的含能薄膜,以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药,以乙基纤维素(EC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为复合黏结体系,选用适量的低沸点溶剂,设计了两种适用于微喷直写工艺的油墨配方,并且采用双喷头微喷直写装置对两种油墨材料进行了直写成型。采用扫描电子显微镜、MZ-220SD电子密度计、X射线衍射仪等对成型样品进行了表征,获得了含能薄膜的撞击感度、热分解性能和传爆临界厚度。结果表明:CL-20基含能薄膜表面光滑,内部存在多个微小孔隙,CL-20颗粒较小,晶型为ε型,含能薄膜的成型密度为1.547 g·cm^-3,达到最大理论密度的79.2%。CL-20基含能薄膜的热分解表观活化能为241.21 kJ·mol^-1,撞击感度特性落高为65.7 cm,临界传爆尺寸为1.0 mm×0.045 mm。

关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20) 炸药油墨含能薄膜双喷头微喷直写成型临界传爆厚度