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水溶性酚醛树脂及包覆方法对RDX热分解的影响

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火炸药学报 2022年第4期45卷 513-521页

作者：安静罗一鸣巨荣辉马海霞西北大学化工学院& 西安市特种能源材料重点实验室陕西西安710069 西安近代化学研究所陕西西安710065

为了探索水溶性酚醛树脂(WSPR)适用于聚合物黏结炸药(PBX)黏结剂的可能性,首先采用研磨法、水悬浮法、溶于丙酮后水析出法和溶于丙酮后直接干燥法处理纯RDX;然后通过6种包覆方法(干法研磨、湿法研磨、直接法、水悬浮法、均相相溶法、溶... 详细信息

为了探索水溶性酚醛树脂(WSPR)适用于聚合物黏结炸药(PBX)黏结剂的可能性,首先采用研磨法、水悬浮法、溶于丙酮后水析出法和溶于丙酮后直接干燥法处理纯RDX;然后通过6种包覆方法(干法研磨、湿法研磨、直接法、水悬浮法、均相相溶法、溶剂-非溶剂法)使WSPR与RDX混合,通过扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热仪和热重测试仪研究包覆方法和WSPR对RDX形貌结构以及热稳定性的影响。结果表明,包覆方法只改变RDX粒径,不改变晶体结构和热解过程;PBX粒径减小,WSPR成功包覆RDX的同时没有改变其晶体结构;热解峰温和热重曲线表明,WSPR随不同包覆方法促进或抑制RDX的热解过程:经干法研磨、湿法研磨得到的PBX热解峰温减小10~15℃,经溶剂-非溶剂法得到的PBX热解峰温减小1~3℃,均促进了RDX的热解;经直接法和均相相溶法得到的PBX热解峰温分别减小1~3℃和2~6℃,均抑制了RDX的热解;水悬浮法则可通过WSPR溶液稀释程度来抑制或促进RDX的热解。因此WSPR可在PBX中用作黏结剂。

关键词：物理化学聚合物黏结炸药 PBX 水溶性酚醛树脂 WSPR RDX 红外光谱

冲击波加载下RDX初始反应机理及分解产物光谱特征

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火炸药学报 2022年第5期45卷 658-665页

作者：牛振威曾淑琼唐梅葛妮娜马兆侠西南科技大学国防科技学院四川绵阳621010 西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室四川绵阳621010 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 中国空气动力研究与发展中心超高速碰撞研究中心四川绵阳621000

为了理解含能材料微观起爆机理,利用自洽电荷紧束缚密度泛函理论结合多尺度冲击模拟技术研究了固相RDX晶体在冲击波加载下的分解过程,采用含时密度泛函理论获取主要稳定产物的荧光发射谱及振动分辨的发射谱。结果表明,在低速冲击下(冲... 详细信息

为了理解含能材料微观起爆机理,利用自洽电荷紧束缚密度泛函理论结合多尺度冲击模拟技术研究了固相RDX晶体在冲击波加载下的分解过程,采用含时密度泛函理论获取主要稳定产物的荧光发射谱及振动分辨的发射谱。结果表明,在低速冲击下(冲击波速度≤8km/s),温度随时间上升缓慢且达到平衡后不超过1700K,RDX未完全引爆,初始分解反应源于N—NO_(2)键的断裂,模拟时长超过10ps后产物随时间变化趋于稳定,最终稳定产物以NO_(2)、NO和H_(2)O为主;在高速冲击下(冲击波速度≥9km/s),平衡温度和应力显著增加,RDX完全引爆,N—NO_(2)键受到高压抑制,初始分解反应源于C—H键和主环上C—N键的断裂,模拟时长超过3~5ps后产物随时间变化趋于稳定,最终稳定产物以N_(2)、CO和H_(2)O为主。模拟结果反映出固相RDX在冲击作用下初始起爆过程具有显著的分段特性。CN_(2)分子的电子从第二激发态(E=-4007.3eV)向基态(E=-4010.8eV)跃迁,发射谱线波长为354nm,摩尔吸收系数为7413934801dm 3/(mol·cm),并且随着温度的升高,发射光谱特征峰的波长基本不变,但谱线强度逐渐减弱。

关键词：冲击动力学 RDX 初始反应机理产物组分发射光谱

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水雾对RDX粉尘爆炸的抑制作用

爆炸与冲击 2024年第5期44卷 156-166页

作者：胡立双刘洋杨亚军祝贺梁凯丽胡双启中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西江阳兴安民爆器材有限公司山西太原030041

为研究水雾对RDX粉尘爆炸的抑制作用,自主设计了可视化方管粉尘爆炸水雾抑制系统,选择了不同喷嘴类型、喷孔直径以及雾化压力等实验条件,以RDX粉尘爆炸火焰传播动态、爆炸压力以及爆炸温度等变化,判断不同条件下水雾对RDX粉尘爆炸特性... 详细信息

为研究水雾对RDX粉尘爆炸的抑制作用,自主设计了可视化方管粉尘爆炸水雾抑制系统,选择了不同喷嘴类型、喷孔直径以及雾化压力等实验条件,以RDX粉尘爆炸火焰传播动态、爆炸压力以及爆炸温度等变化,判断不同条件下水雾对RDX粉尘爆炸特性的影响。结果表明:在同一雾化压力下,不同类型喷嘴喷出水雾对RDX粉尘爆炸抑制效果不同,离心喷嘴喷出水雾抑爆效果最好;随着雾化压力增大,水雾对RDX粉尘爆炸抑制作用增强;在实验选用的0.8、1.2、1.5、2.0、2.4 mm五种孔径离心喷嘴中,1.5 mm孔径离心喷嘴喷出水雾抑爆效果最佳,在雾化压力4 MPa下,RDX粉尘爆炸压力仅为0.1184 MPa,相比于无水雾时RDX粉尘爆炸压力0.4561 MPa,压力峰值降低了74.0%,爆炸温度为234℃,相比于无水雾时RDX粉尘爆炸温度774℃,温度峰值降低了69.8%。

关键词： RDX 粉尘爆炸水雾抑爆压力

预混膜乳化法制备RDX复合颗粒及其性能研究

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火炸药学报 2023年第1期46卷 55-61页

作者：霍宏彪叶宝云安崇伟冯宸赫王杰超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

为了降低黑索今(RDX)的机械感度,以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和乙基纤维素(EC)为黏结剂,采用预混膜乳化法制备了RDX/GAP/EC复合颗粒,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、BAM撞击感度仪和BAM摩擦感度仪对... 详细信息

为了降低黑索今(RDX)的机械感度,以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和乙基纤维素(EC)为黏结剂,采用预混膜乳化法制备了RDX/GAP/EC复合颗粒,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、BAM撞击感度仪和BAM摩擦感度仪对其性能进行表征。结果表明,用200 mL乳液制得的模板所得到的RDX/GAP/EC复合颗粒与原料RDX相比,形貌规则较好,球形度比较高,粒径范围270~450μm,晶型未发生改变,活化能提高了20 kJ/mol,热爆炸临界温度提高了30℃,撞击感度和摩擦感度能量分别提高了3.5 J和48 N。

关键词： RDX 预混膜乳化 RDX/GAP/EC复合颗粒机械感度 GAP

基于吸脱附理论的RDX驱酸洗涤动力学模型研究

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火炸药学报 2023年第10期46卷 928-936,I0010页

作者：谢强陈厚和李慧安徽理工大学化学工程学院安徽淮南232001 南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094

为了获得较为精确的描述黑索今(RDX)驱酸洗涤过程的动力学模型,基于6种典型脱附动力学模型与9种典型扩散模型,结合驱酸洗涤实验数据,采用共享参数模式下非线性拟合方法进行了RDX驱酸洗涤的动力学研究。结果表明,H-S分数阶脱附模型能够... 详细信息

为了获得较为精确的描述黑索今(RDX)驱酸洗涤过程的动力学模型,基于6种典型脱附动力学模型与9种典型扩散模型,结合驱酸洗涤实验数据,采用共享参数模式下非线性拟合方法进行了RDX驱酸洗涤的动力学研究。结果表明,H-S分数阶脱附模型能够较为准确地描述RDX驱酸洗涤过程,其拟合相关系数均在0.998以上,拟合决定系数均在0.993以上;磁力搅拌清洗与超声波清洗的脱附活化能分别为20.05、21.42kJ/mol,指前因子分别为32.070、329.516min-1,脱附时间指数分别为1.4682、0.9856,脱附模型常数分别为1.2984、1.0545;当洗涤温度为20~50℃时,与磁力搅拌清洗相比,超声波清洗时RDX表面吸附的酸脱除速率约增大了4.86~5.17倍,且随着洗涤温度的升高,驱酸洗涤过程的速率控制步骤由脱附为主的综合过程逐步转化为酸的扩散过程。

关键词：物理化学 RDX 驱酸洗涤动力学模型吸脱附理论扩散模型

氧化石墨烯对RDX/PMMA安全性能及力学性能影响

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火炸药学报 2022年第1期45卷 120-125页

作者：侯聪花张鑫马静静张诗敏吴楠李泽睿杜宇星中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

为改善RDX的安全性能和力学性能,采用乳液聚合法制备RDX/聚甲基丙烯酸甲酯/氧化石墨烯(RDX/PMMA/GO)微球,并用相同方法制备了RDX/PMMA复合粒子进行对比;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和差示... 详细信息

为改善RDX的安全性能和力学性能,采用乳液聚合法制备RDX/聚甲基丙烯酸甲酯/氧化石墨烯(RDX/PMMA/GO)微球,并用相同方法制备了RDX/PMMA复合粒子进行对比;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和差示扫描热量仪(DSC)对样品进行表征,并测试其撞击感度和药柱的静态力学性能。结果表明,包覆后RDX/PMMA微球形貌趋于球形,RDX/PMMA/GO粒子存在明显的层状皱褶;RDX晶型均未发生改变;与原料RDX和RDX/PMMA相比,RDX/PMMA/GO微球的表观活化能分别提高22.16kJ/mol和15.17kJ/mol,升温速率趋近于0时的峰温和热爆炸临界温度与原料RDX相比分别提升6.45℃和6.23℃;特性落高由包覆前的26.74cm分别提至62.95cm和78.52cm,撞击感度明显降低。RDX/PMMA/GO抗压强度比RDX/PMMA增加了7.5MPa,表明GO的加入对复合材料的力学性能提升明显。

关键词：物理化学 RDX GO PBX 安全性能力学性能

沥青烯基碳纳米材料制备及其对于HMX、RDX的热分解催化性能

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火炸药学报 2023年第8期46卷 724-732,I0003页

作者：刘蓬远任莹辉马海霞申文忠秦芳芳阴佑强西北大学化工学院陕西西安710069 中国科学院煤化学研究所煤转化国家重点实验室山西太原030001

为了制备出高比表面积的多孔碳纳米材料来改变HMX和RDX的热分解催化性能,以两种不同分散效果的氧化沥青烯为碳源,以尿素作为结构导向剂在高温条件下形成两种不同孔径的多孔炭纳米片。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR... 详细信息

为了制备出高比表面积的多孔碳纳米材料来改变HMX和RDX的热分解催化性能,以两种不同分散效果的氧化沥青烯为碳源,以尿素作为结构导向剂在高温条件下形成两种不同孔径的多孔炭纳米片。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积及孔径分析仪对样品的形貌和结构进行了测试和表征。结果表明,亲水性更好的氧化沥青烯所制备的炭纳米片(ASPCNs 2)较亲水性较差的沥青质氧化物(ASPCNs 1)制备的碳纳米片具有更高比表面积(2470.47、1742.83m^(2)/g)和更大的孔体积(1.38、1.40cm^(3)/g)。ASPCNs 1和ASPCNs 2整体结构呈现蜂窝煤装,孔结构主要是以微孔为主。此外,ASPCNs 2对RDX和HMX热分解的催化作用优于ASPCNs 1,使其热分解峰温和表观活化能分别降低了26.23℃和34.15℃,37.45kJ/mol和48.22kJ/mol。

关键词：物理化学沥青烯多孔碳纳米片比表面积热分解催化活性 HMX RDX

基于TDDFT的四种含能化合物分子在紫外光下的响应

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火炸药学报 2023年第6期46卷 527-536,I0003页

作者：索成翔关梦雪王锋刘瑞斌郭伟北京理工大学物理学院北京100081 北京理工大学先进光电量子结构与测量重点实验室(MOS) 北京100081 北京理工大学高能量物质前沿科学中心北京100081 北京理工大学爆炸力学国家重点实验室北京100081

采用含时密度泛函理论(TDDFT)计算了NTO、RDX、HMX、CL-20分子的光吸收谱、紫外光激发下分子的结构以及差分电荷密度随时间的演化。TDDFT模拟结果对比实验的感度趋势表明,在紫外光照下的激发态电子数目可作为分子水平上电子稳定性的描述... 详细信息

采用含时密度泛函理论(TDDFT)计算了NTO、RDX、HMX、CL-20分子的光吸收谱、紫外光激发下分子的结构以及差分电荷密度随时间的演化。TDDFT模拟结果对比实验的感度趋势表明,在紫外光照下的激发态电子数目可作为分子水平上电子稳定性的描述符,其电子稳定性层级为NTO>CL-20>HMX>RDX。硝基脱离难易程度可作为分子水平上辐照感度的描述符,其感度层级为CL-20~RDX>HMX>NTO,NTO分子表现出最低的辐照感度。这4种火炸药分子在紫外光下发生的主要反应是脱氢、开环、硝基分离、硝基脱氧形成氮气,其中强吸电的硝基向周围转移电子起到了关键作用。不同光强诱导硝基上发生不同的电荷转移,产生不同的分解产物。模拟结果表明,光场较弱时硝基脱落形成二氧化氮,主要分解产物为二氧化氮、氢自由基。强光场下部分硝基脱氧形成亚硝基,若硝基解离能足够大,硝基可完全脱氧并脱离环状结构形成氮气,反应的中间产物包括氢、氧自由基、二氧化氮、亚硝基以及氮气分子。

关键词：量子化学 TDDFT 紫外光火炸药分子辐照感度 NTO RDX HMX CL-20

固体推进剂含能燃烧催化剂研究现状与发展趋势

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火炸药学报 2023年第1期46卷 1-15页

作者：李瑞勤姜一帆张明王艳李辉秦钊左英英侯晓婷赵凤起西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室陕西西安710065 山西北方兴安化学工业有限公司山西太原030008 驻太原地区第三军事代表室山西太原030012

以含能基团为区分,综述了固体推进剂含能燃烧催化剂近年来的研究现状,总结了唑类、吖嗪类、二茂铁类、蒽醌类、石墨烯类及硝基类含能燃烧催化剂对固体推进剂及其主要组分的催化燃烧作用及催化机制。指出唑类和吖嗪类部分化合物对固体推... 详细信息

以含能基团为区分,综述了固体推进剂含能燃烧催化剂近年来的研究现状,总结了唑类、吖嗪类、二茂铁类、蒽醌类、石墨烯类及硝基类含能燃烧催化剂对固体推进剂及其主要组分的催化燃烧作用及催化机制。指出唑类和吖嗪类部分化合物对固体推进剂催化效果优异;二茂铁及衍生物含能化兼具提升能量和改善迁移;蒽醌类等新型含能催化剂也各有优势;含氮量越高,对催化剂体系能力贡献越大,可通过在氮杂环上引入硝基等含能基团以提高氮含量并改善催化剂的性能。指出今后含能燃烧催化剂的研究重点为:进一步开展多功能、多金属含能燃烧催化剂的设计及机理探索;同时加强含能燃烧催化剂对其他含能材料热分解的催化作用及在固体推进剂中的应用研究。附参数文献89篇。

关键词：固体推进剂含能燃烧催化剂含能化合物高氯酸铵 AP 黑索今 RDX