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锥型单螺杆结构对螺压推进剂挤出流场的影响

火炸药学报 2023年第10期46卷 866-873,I0007页

作者：王润馨叶宝云张致源仇友圣邓文文安崇伟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

为了优化改性双基推进剂的生产工艺参数,保证生产过程的安全性,采用毛细管流变仪、真密度测试仪等对改性双基推进剂的密度、导热系数、流变特性等进行了测定,并拟合出了该配方的流变本构模型;采用Polyflow软件对不同锥形单螺杆结构下挤... 详细信息

为了优化改性双基推进剂的生产工艺参数,保证生产过程的安全性,采用毛细管流变仪、真密度测试仪等对改性双基推进剂的密度、导热系数、流变特性等进行了测定,并拟合出了该配方的流变本构模型;采用Polyflow软件对不同锥形单螺杆结构下挤压成型过程进行了模拟。结果表明,随着螺杆螺距的增大,螺杆的输送能力减弱,建压能力减小;螺槽深度增大有利于物料输送,但会使机头压力减小,不利于物料平稳挤出;螺杆的大端直径增大,螺杆的剪切能力增强,压缩比增大,建压能力增强;当锥型单螺杆螺距为25mm、螺槽深度为7mm、螺杆大端直径为65mm时能在保证改性双基推进剂生产工艺相对安全的情况下,能得到混合均匀性较好的产品。

关键词：锥型单螺杆改性双基推进剂螺杆结构流变特性

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喷雾干燥技术细化NTO及其性能

含能材料 2023年第7期31卷 635-644页

作者：武文瑜刘一帆李小东周阳阳徐璐范董倩蒋起聪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

为改善3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的形貌及减小粒径,以丙酮为溶剂,采用喷雾干燥技术制备得到细化NTO产品,研究了入口温度,进气流量,进料速率,前驱液质量浓度对细化NTO形貌及粒径的影响,筛选出最佳的喷雾干燥工艺参数;利用扫描电镜(SEM... 详细信息

为改善3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的形貌及减小粒径,以丙酮为溶剂,采用喷雾干燥技术制备得到细化NTO产品,研究了入口温度,进气流量,进料速率,前驱液质量浓度对细化NTO形貌及粒径的影响,筛选出最佳的喷雾干燥工艺参数;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和同步热分析仪(TG-DSC)对细化NTO产品的表面形貌、分子结构及热稳定性进行了表征与测试。结果表明,在入口温度为60℃,进气流量为357 L·h^(-1),进料速率为3 mL·min^(-1),NTO前驱液浓度为16.57 mg·mL^(-1)时,可获得形貌效果好、晶体结构稳定、粒径分布范围较窄且平均粒径为1.2μm的类球形NTO;与原料相比,细化NTO的热分解表观活化能提升了41.7 kJ·mol^(-1),热爆炸临界温度提高了10.4℃,具有更优的热稳定性。

关键词：喷雾干燥法细化 3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO) 粒径分布热稳定性

液滴微流控技术制备亚微米级HNS基PBX复合微球

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含能材料 2023年第2期31卷 121-129页

作者：刘意朱瑞时嘉辉韩凯武碧栋安崇伟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

为了获得形状规则、流散性好和粒径均一的球形化造型粉,采用液滴微流控技术,研究了不同黏结剂对2,2’,4,4’,6,6’-六硝基二苯基乙烯(HNS)复合微球性能的影响。分别选取氟橡胶(F2604)、硝化棉(NC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)对亚微米HNS进... 详细信息

为了获得形状规则、流散性好和粒径均一的球形化造型粉,采用液滴微流控技术,研究了不同黏结剂对2,2’,4,4’,6,6’-六硝基二苯基乙烯(HNS)复合微球性能的影响。分别选取氟橡胶(F2604)、硝化棉(NC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)对亚微米HNS进行球形化造粒制备,成功制备出亚微米级HNS/F2604(95/5)、HNS/NC(95/5)和HNS/GAP(95/5)复合微球。通过扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积、热分析仪、真密度测试仪和机械感度测试仪等对微球进行测试和表征。结果表明:3种黏结剂均能制得球形度高、单分散性好、粒径分布窄的HNS复合微球,平均圆形度分别为0.934,0.915,0.925,D50分别为45.39,58.68,45.43μm(跨度均小于0.55),热分解峰温分别为354.44,349.53,339.37℃。球形化过程使微球真密度分别增加到1.9408,1.9383,1.9204 g·cm^(-3),有效提高了HNS装药性能。微球堆积形成的锥角分别为27°,24.3°,24°,流散性好。与亚微米HNS相比,3种微球撞击感度分别提高了4.5,4,3.5 J,摩擦感度分别提高了52,36,4 N,安全性更好。

关键词：液滴微流控技术亚微米 HNS 复合微球

液滴微流控技术制备DAAF/氟橡胶复合微球

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含能材料 2023年第11期31卷 1105-1115页

作者：朱瑞刘意张东旭时嘉辉安崇伟王晶禹武碧栋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

利用液滴微流控技术,以活性剂浓度为0.5%的水溶液为连续相,以DAAF的乙酸乙酯溶液为分散相,通过流体聚焦式微通道制备了DAAF/F2602复合微球,研究了两相流速比、分散相浓度以及活性剂种类对DAAF/F2602复合微球的颗粒形貌、粒径以及圆形度... 详细信息

利用液滴微流控技术,以活性剂浓度为0.5%的水溶液为连续相,以DAAF的乙酸乙酯溶液为分散相,通过流体聚焦式微通道制备了DAAF/F2602复合微球,研究了两相流速比、分散相浓度以及活性剂种类对DAAF/F2602复合微球的颗粒形貌、粒径以及圆形度的影响,得出了最佳工艺条件,并与水悬浮法进行了对比。研究结果显示,流体聚焦式微通道制备的最佳工艺为悬浮液浓度为4%、两相流速比为16∶1、活性剂为CTAB。2种制备方法所得样品的DAAF晶型均未发生改变,撞击感度均大于100 J,摩擦感度均为0%大于360 N,表明2种样品安全性能良好。其中液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球的粒径为20.22~53.85μm,小于水悬浮法所得复合粒子的粒径(121~356μm),且粒径分布更加均匀,热分解峰峰温也延后了6.45℃,活化能增加了6.12 kJ·mol^(-1),热稳定性提高。液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球堆积形成的锥角为34°,小于水悬浮法所得复合粒子堆积形成的锥角(40°),流散性好。

关键词：液滴微流控技术 DAAF 微球包覆

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改性双基推进剂压伸成型工艺安全的数值模拟

火炸药学报 2024年

作者：仇友圣叶宝云张致源王润馨邓文文李鑫丰安崇伟王晶禹山西省超细粉体工程技术研究中心中北大学环境与安全工程学院

螺旋压伸是改性双基推进剂成型主要的工艺之一，为了深入研究压伸工艺参数对改性双基推进剂成型过程安全性能的影响。本文对压缩熔融段、熔体输送段和口模成型段进行整体建模，对改性双基推进剂物料的密度、流变特性等物料参数进行了测... 详细信息

螺旋压伸是改性双基推进剂成型主要的工艺之一，为了深入研究压伸工艺参数对改性双基推进剂成型过程安全性能的影响。本文对压缩熔融段、熔体输送段和口模成型段进行整体建模，对改性双基推进剂物料的密度、流变特性等物料参数进行了测定，基于Polyflow软件，对流体域网格无关性进行了验证，研究了改性双基推进剂物料在非等温条件下的压伸过程的安全特性。结果表明，螺杆转速的增加会使物料温度、压力、剪切速率升高，存在燃爆风险，为保证安全性，压伸成型过程中适宜的螺杆转速为10r/min；螺杆温度增加，剪切速率降低，物料的塑化程度会变差，温度升高易使物料分解，结合改性双基推进剂敏感物料成分特性考虑，螺杆温度为85℃相对安全；相较于螺杆温度，套筒温度的变化对物料流场的影响较小，结合改性双基推进剂实际生产条件考虑，70℃套筒保温温度适合改性双基推进剂生产。结合模拟结果，得出在推进剂生产过程中需注意压力和温度的快速变化带来的影响。

关键词：改性双基推进剂螺压工艺工艺安全压伸数值模拟

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硅藻土基表面有机化氢氧化镁的制备及性能

化工进展 2022年第2期41卷 848-853页

作者：申红艳刘有智朱海林赵凌波中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心山西太原030051

针对现有氢氧化镁阻燃剂在制备过程中存在氢氧化镁浆料过滤性能差的问题,采用正向沉淀法,以六水氯化镁和氢氧化钠为原料,在制备氢氧化镁的过程中加入硅藻土和油酸,制备出了硅藻土基表面有机化氢氧化镁。通过过滤性能测试考察了硅藻土添... 详细信息

针对现有氢氧化镁阻燃剂在制备过程中存在氢氧化镁浆料过滤性能差的问题,采用正向沉淀法,以六水氯化镁和氢氧化钠为原料,在制备氢氧化镁的过程中加入硅藻土和油酸,制备出了硅藻土基表面有机化氢氧化镁。通过过滤性能测试考察了硅藻土添加量对氢氧化镁浆料过滤性能的影响,同时采用全自动比表面及孔径分析仪(BET)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、同步热分析仪(STA)等对产物进行了分析。过滤性能和BET分析表明,添加硅藻土后,氢氧化镁浆料的过滤速率明显提高,当硅藻土与氢氧化镁质量比为0.10∶1时,所制备的硅藻土基表面有机化氢氧化镁的孔容最大,且氢氧化镁浆料的过滤性能提高了61.9%;FESEM分析表明,硅藻土的表面负载了分散性较好的片状氢氧化镁;FTIR分析表明,油酸成功地结合在氢氧化镁和硅藻土表面,提高了硅藻土基氢氧化镁的疏水性;热重(TG)分析表明,硅藻土对氢氧化镁具有协同阻燃效应,少量硅藻土的加入可以提高氢氧化镁的热稳定性,提高残重率,降低热释放速率,延长热分解时间。

关键词：硅藻土氢氧化镁表面制备阻燃剂过滤

喷射结晶法快速制备球形FOX-7的工艺研究

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火炸药学报 2020年第6期43卷 649-656页

作者：许睿轩安崇伟王晶禹叶宝云王杰超刘乾范家珂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

通过自主设计搭建的设备,成功制备得到超细球形FOX-7颗粒,研究了工艺条件(包括溶剂/非溶剂体积比、溶液质量浓度、溶剂和非溶剂温度以及溶剂种类)对喷射结晶过程中FOX-7形貌的影响;通过扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、XRD衍射仪、差... 详细信息

通过自主设计搭建的设备,成功制备得到超细球形FOX-7颗粒,研究了工艺条件(包括溶剂/非溶剂体积比、溶液质量浓度、溶剂和非溶剂温度以及溶剂种类)对喷射结晶过程中FOX-7形貌的影响;通过扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、XRD衍射仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪、撞击感度仪以及摩擦感度仪对样品的形貌、粒径分布、晶体结构、热性能以及机械感度进行表征和测试。结果表明,与原料相比,制备得到的FOX-7颗粒形貌为球形,具有亚微米/微米级别的窄粒度分布(d10=0.703μm,d50=1.405μm,d90=3.446μm),晶体结构稳定;相比于原料FOX-7,球形FOX-7表观活化能提高了14.62kJ/mol,机械感度明显降低,特性落高提高了42.2cm,摩擦感度较原料相比降低了80%。表明该喷射结晶过程具有产率高、效率高、易于实现大规模生产等优点,有望批量生产亚微米/微米级别的炸药颗粒。

关键词：应用化学 1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯 FOX-7 喷射结晶法热性能分析机械感度

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)

HAFT·EDN共晶的制备、晶体结构和热分解性能

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火炸药学报 2020年第6期43卷 578-583页

作者：武碧栋王苗刘淑杰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

以3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱(HAFT)和硝酸乙二胺(EDN)为原料,制备得到二元共晶HAFT·EDN,采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射仪表征了目标物结构;采用差示扫描量热(DSC)对HAFT·EDN共晶进行了热性能测试,并测试... 详细信息

以3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱(HAFT)和硝酸乙二胺(EDN)为原料,制备得到二元共晶HAFT·EDN,采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射仪表征了目标物结构;采用差示扫描量热(DSC)对HAFT·EDN共晶进行了热性能测试,并测试了其撞击感度和摩擦感度;通过Kissinger法、Ozawa法和Starink法计算分析了非等温动力学、热爆炸临界温度等性能参数。结果表明,该晶体属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶体学参数为:a=7.515(4),b=9.823(5),c=14.828(8),β=86.152(9),V=1092.1(10)3,Dc=1.680g/cm3,其活化能为127.58kJ/mol,热爆炸临界温度为283.7℃,分解反应过程活化熵(ΔS≠)为-44.08kJ/mol,活化焓(ΔH≠)为119.68kJ/mol,吉布斯自由能(ΔG≠)为143.33kJ/mol,具有较好的稳定性,对撞击和摩擦刺激均钝感。

关键词：有机化学共晶 3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱 HAFT EDN 晶体结构热分析