论文部分内容阅读
为了解决第二代含能材料中能量最高的含能材料奥克托今(HMX)的安全使用问题，本论文将钝感炸药三氨基三硝基苯(TATB)通过共结晶技术，掺杂到HMX主晶格中，形成一种掺杂型HMX/TATB共晶炸药。通过掺杂的方式，可有效避免由于钝感炸药的大量加入，使共晶炸药的能量大幅下降，从而实现在保持HMX高能量的前提下大幅度降低其感度的目的。所制备的掺杂型高能低感HMX/TATB共晶炸药，可用作常规武器、推进剂等军事领域的不敏感炸药，具有广阔的应用前景。同时，也可为其它高能低感炸药的研制提供新途径。该论文基于炸药分子的物化特性及结晶学原理，通过溶剂体系和结晶方法的合理选择，成功制备出了高能低感的掺杂型HMX/TATB共晶炸药，并采用系列表征手段对其结构和性能进行了表征和测试。主要研究内容如下: (1)HMX/TATB共晶炸药的制备:基于HMX和TATB的物化性质和溶解特性，选择合理的溶剂体系，使HMX和TATB在其中的溶解度和析晶速率差异较小。共结晶技术选用沉淀和反应结晶相结合的方法，通过控制结晶参数，成功制备出掺杂型HMX/TATB共晶炸药。 (2)结构测试:HMX/TATB共晶经SEM分析发现其形貌和纯组分的相差较大;能谱分析和元素分析显示其只含C、N、H、O四种元素，说明晶体较纯净;XRD、IR、拉曼及高效液相色谱测试和分析结果表明掺杂型共晶以HMX为主相，以TATB为辅相，HMX的含量为92.8％(wt)，TATB为7.2％(wt)。 (3)性能测试:TG-DSC测试表明TATB的掺入并未明显影响HMX的热分解性能，反而掺入的TATB在HMX的影响下提前分解了，这有利于掺杂型共晶炸药的集中放热;由于TATB的加入，与HMX产生了氢键和一些其他的分之间相互作用，使得共晶中HMX的转晶峰推迟了8℃，提高了掺杂型共晶的热稳定性。表观密度测试结果显示掺杂型共晶的密度为1.9029g/cm3，这表明共晶体的结晶品质高，均一性好。感度测试结果:特性落高H50为89cm，摩擦感度爆炸百分数为0％，冲击波感度为20.5mm。与纯HMX相比，机械感度下降明显，具有低感的特点。 (4)爆炸参数的理论计算:根据Bdnkley-Wilson规则，得到了1kg掺杂型共晶炸药的爆炸方程式，并用经验公式对爆炸参数进行理论计算，结果为:爆速9.049km/s、爆压38.95GPa、爆温3896.76℃、爆热5004.57kJ/kg、爆容899.0L/kg。掺杂型HMX/TATB共晶的爆速、爆压和爆热与HMX接近，具有高能的特点。