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火炸药学报 2021年第4期44卷 489-495页

作者：李嘉颢郭婉肖李亚宁李建李干王伯良南京理工大学化工学院江苏南京210094 陆军工程大学国防工程学院江苏南京210094

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性,采用水溶液-悬浮法将FOX-7、微晶蜡包覆在CL-20表面,制备了4种包覆样品;采用扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱法(XPS)、差示扫描... 详细信息

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性,采用水溶液-悬浮法将FOX-7、微晶蜡包覆在CL-20表面,制备了4种包覆样品;采用扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱法(XPS)、差示扫描量热法(DSC)、感度测试法对其微观形貌、晶型、结合方式、包覆效果、耐热性、摩擦感度进行了系统测试分析。结果表明,4种包覆样品均为物理复合,CL-20晶型未发生改变,其中水悬浮法制得的CL-20/FOX-7混合物与机械混合物相比,CL-20表面存在更多的FOX-7粒子,其包覆率为49.83%,热分解峰温为242.79℃,摩擦感度的临界载荷为168N;在混合物中加入微晶蜡后,复合粒子呈类球形,CL-20晶体几乎无外露,但微晶蜡加入的方式对复合粒子性能有较大影响,蜡外包样品的包覆率为64.73%,热分解峰温244.98℃,摩擦感度的临界载荷为360N,较蜡内包样品包覆率提升了5.03%,热分解峰温提升了2.31℃,摩擦感度的临界载荷提升了144N。表明采用FOX-7、微晶蜡可共同对CL-20进行包覆改性,且蜡外包的样品综合性能最好。

关键词：物理化学六硝基六氮杂异伍兹烷 CL-20 FOX-7 水溶液-悬浮法摩擦感度

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低感CL-20基复合粒子的制备及性能研究

低感CL-20基复合粒子的制备及性能研究

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作者：李嘉颢南京理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的不断进步,各式各样的高能量材料不断涌现。但含能材料因结构中含有致爆基团,在储存和使用过程中易发生预期之外的爆炸,如何提高其安全性已成为一大难题。六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是当今世界上密度和能量最高的单质炸... 详细信息

随着科学技术的不断进步,各式各样的高能量材料不断涌现。但含能材料因结构中含有致爆基团,在储存和使用过程中易发生预期之外的爆炸,如何提高其安全性已成为一大难题。六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是当今世界上密度和能量最高的单质炸药之一,在混合炸药和推进剂等方面有着广泛的应用前景。但能量和安全性之间的固有矛盾使CL-20降感成为了国内外研究重点。为了满足CL-20的应用要求,本文采用水溶液悬浮法,以CL-20为主体炸药,FOX-7和蜡为钝感剂,筛选工艺参数后,成功制备了CL-20/FOX-7/WAX炸药颗粒,并对其性能展开研究。主要研究成果如下:首先,确定重结晶FOX-7的最佳工艺条件。采用单因素法,选择溶剂种类、溶液浓度、溶剂/非溶剂体积比、搅拌速度和滴加速度作为影响因素进行分析,以颗粒形貌和摩擦感度为评价标准,确定了最佳工艺条件为:NMP为溶剂,水为非溶剂,溶液浓度为0.12 g/mL,V:V(28)1:12,转速为300 r/min,药液滴加速度为7μL/s。通过此工艺条件制备得到的FOX-7晶体呈类球形,平均粒径为5.93μm,表面无明显缺陷,摩擦感度临界载荷提高了132 N。其次,按照确定的最佳工艺条件,采用水溶液悬浮法制备CL-20/FOX-7炸药颗粒,并与机械混合的样品进行性能比对。结果表明,采用水溶液悬浮法能有效提高包覆率;机械混合样品和水溶液悬浮法样品的表观活化能与原料相比分别提高了18.39 kJ/mol、177.53 kJ/mol;两种样品的摩擦感度临界载荷分别提高了52 N和108 N,撞击感度H分别提高了10 mm和17 mm,水溶液悬浮法的样品性能更优异。但扫描电镜结果显示CL-20仍有部分晶面未被FOX-7包覆,单纯使用FOX-7进行包覆并不能达到理想效果。基于此,引入蜡类钝感剂制备CL-20/FOX-7/WAX复合颗粒改善包覆效果。研究钝感剂种类、包覆顺序和钝感剂配比对复合颗粒包覆效果和性能的影响。通过对比各样品形貌、包覆率、热稳定性和摩擦感度结果,确定了5%微晶蜡外包为最佳工艺条件,包覆率达81.11%,摩擦感度临界载荷达360 N,降感效果最好。最后,对比CL-20/FOX-7/WAX复合颗粒和CL-20/FOX-7炸药颗粒的性能。结果表明,复合包覆后样品的包覆率提高了14.89%,热分解峰温提升了2.62℃,摩擦感度的临界载荷提升192 N,撞击感度的特性落高H提高了21 mm。以上结果均表明复合包覆较单一包覆能够明显提高炸药颗粒的应用性能。

关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷 CL-20 FOX-7 蜡类钝感剂水溶液-悬浮法机械感度炸药安全

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