CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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熔铸炸药

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    • 新型含能基团偕叠氮硝基熔铸炸药载体AzDNAZ的合成及性能(英)

      2020, 28(7):685-689. DOI: 10.11943/CJEM2019231

      摘要 (832) HTML (337) PDF 0.00 Byte (4763) 评论 (0) 收藏

      摘要:以1-叔丁基-3-硝基-3-羟甲基氮杂环丁烷盐酸盐为原料,经氧化-叠氮化、成盐、硝化等反应合成了具有偕叠氮硝基的熔铸炸药3-叠氮基-1,3-二硝基氮杂环丁烷(AzDNAZ),总收率达到58.8%,采用红外光谱、1H NMR、13C NMR及元素分析等对中间体及最终产物进行了结构表征;培养了新的中间体1-叔丁基-3-叠氮基-3-硝基氮杂环丁烷硝酸盐的单晶,X射线单晶衍射分析表明:1-叔丁基-3-叠氮基-3-硝基氮杂环丁烷硝酸盐晶体结构属单斜晶系, 空间群为P2(1)/n, a=0.8281(314) nm, b=0.8607(2) nm, c=1.7195(2) nm, α=90°, β=95(2)°, γ=90°, V=1.2210(6) nm3, Z=4,Mr=262,Dc=1.427 g·cm-3,μ=0.174 mm-1,F(000)=552, R=0.0418, wR2=0.1168。利用DSC-TG方法分析了热性能,结果表明:AzDNAZ的熔点为78.2 ℃,分解点为180.7 ℃。采用Gaussian 09程序和Kamlet-Jacobs方程预估了AzDNAZ的性能,结果表明:AzDNAZ的密度为1.75 g·cm-3,生成焓为331.73 kJ·mol-1,爆速8460 m·s-1爆压31.83 GPa。表明AzDNAZ可以作为熔铸炸药和含能增塑剂的候选含能材料。

    • 2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药研究进展

      2020, 28(1):13-24. DOI: 10.11943/CJEM2018359

      摘要 (2396) HTML (2146) PDF 0.00 Byte (4487) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着弹药安全性要求的不断提升,传统2,4,6-三硝基甲苯(TNT)基熔铸炸药在制造、运输和使用过程中暴露出的问题使其安全性不能达到钝感弹药的技术要求,2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药是近年来逐渐发展起来的一类可以替代TNT基炸药的钝感炸药。本文在系统跟踪近十年来国内外研究动态的基础上,综述了DNAN的合成及性能,DNAN基熔铸炸药爆炸特性、安全性、安定性、贮存特性、易损性、力学特性及流变特性等最新的研究与进展。展望了DNAN基熔铸炸药研究的热点和难点。

    • DNAN及TNT基熔铸炸药综合性能比较

      2019, 27(11):923-930. DOI: 10.11943/CJEM2019170

      摘要 (1527) HTML (1143) PDF 0.00 Byte (3768) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对比载体炸药2,4,6-三硝基甲苯(TNT)和2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)、以及以它们为基的熔铸炸药的综合性能,系统研究了DNAN和TNT、以及DNAN/HMX(20/80)和TNT/HMX(25/75)熔铸炸药的流变、能量、安全、以及力学等性能。结果表明:载体炸药DNAN(6.87 mPa·s)的粘度低于TNT(9.05 mPa·s),DNAN/HMX熔铸体系的极限固含量(约80%)高于TNT/HMX熔铸体系(约75%);DNAN/HMX(20/80)和TNT/HMX(25/75)熔铸炸药的爆速分别为8336 m·s-1和8452 m·s-1,爆压分别为31.03 GPa和31.44 GPa;在1 K·min-1的慢速烤燃条件下,DNAN/HMX(20/80)和TNT/HMX(25/75)熔铸炸药的响应等级分别为燃烧反应和爆炸反应;在4.51GPa的冲击波入射压力条件下,TNT/HMX(25/75)在8~12 mm内达到完全爆轰,而DNAN/HMX(20/80)在12 mm内未能达到完全爆轰;DNAN/HMX(20/80)的抗拉和抗压强度均大于TNT/HMX(25/75)。因此可以得出结论,在能量性能基本持平的情况下,DNAN/HMX(20/80)熔铸炸药的安全及力学性能优于TNT/HMX(25/75)熔铸炸药。

    • 微纳米CL-20颗粒级配对低共熔DNAN/TNT基熔铸炸药性能的影响

      2019, 27(11):915-922. DOI: 10.11943/CJEM2019184

      摘要 (1340) HTML (1030) PDF 0.00 Byte (5302) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得高能高强熔铸炸药,以2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)和三硝基甲苯(TNT)为低共熔载体,六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为高能组分,采用浇铸成型工艺,成功制备了CL-20/DNAN/TNT熔铸炸药。研究了微纳米CL-20颗粒级配以及N-甲基-4-硝基苯胺、三-(2-氯乙基)磷酸酯、邻苯二酚三种功能助剂对CL-20/DNAN/TNT熔铸炸药性能的影响。对制备的CL-20基熔铸炸药分别进行了扫描电子显微镜(SEM)、粘度、密度及均一性、X射线衍射(XRD)、机械感度、力学性能以及爆速等分析测试。结果表明,当原料粗颗粒CL-20和100 nm CL-20的质量比为70:30,添加0.5%三-(2-氯乙基)磷酸酯时,制备的熔铸炸药表面光滑,内部无明显缺陷,密度均一性好,与只含有粗颗粒CL-20的熔铸炸药相比,其撞击感度降低了32.7%,摩擦感度降低了57.1%,抗压强度从7.93 MPa提高到33.74 MPa,抗拉强度从3.48 MPa提高到4.94 MPa,爆速从8188 m·s-1提高到8225 m·s-1

    • TNT熔铸炸药内部结晶组织的数值模拟

      2019, 27(5):363-370. DOI: 10.11943/CJEM2018162

      摘要 (1251) HTML (945) PDF 0.00 Byte (3353) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究熔铸炸药内部的微观结晶组织形貌,提高炸药柱的成型质量,采用ProCAST铸造模拟软件中的CA-FE模块对TNT熔铸炸药内部结晶组织进行了数值模拟。利用CA-FE模块中的元胞自动机,预测了不同工艺条件与TNT形核参数下药柱内部晶粒的形貌和尺寸,并通过调整熔体的形核过冷度、浇注温度和冷却速度,得出了晶粒细化工艺改进措施。结果表明:随着熔体的体形核过冷度的减小,药柱内的等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由715.5 μm减小到458.5 μm;随着熔体的面形核过冷度减小,药柱内部晶粒形貌没有明显变化,平均尺寸由715.5 μm增加到719.2 μm;随着熔体浇注温度的降低,药柱内部等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由1114.5 μm减小到729.2 μm;随着冷却速度的降低,药柱内部中心等轴晶区逐渐扩大,外层等轴晶区逐渐消失,晶粒平均尺寸由719.4 μm增大到1149.1 μm。工艺改进后,药柱内全部由细密等轴晶组成,晶粒平均尺寸为516.9 μm,尺寸分布较为集中,药柱内部微观质量有较大改善。

    • 功能助剂对DNAN/RDX熔铸炸药界面黏结强度的影响

      2018, 26(9):765-771. DOI: 10.11943/CJEM2018061

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      摘要:为了提高2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)/黑索今(RDX)熔铸炸药的力学性能,用分子动力学的方法模拟了功能助剂N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)、吐温60(Tween60)、三-(β氯乙基)磷酸酯(CEF)、乙酸丁酸纤维素(CAB)对界面结合能的影响规律;采用粉体接触角法和白金板法测定接触角及表面张力,通过计算黏附功对模拟结果进行了验证;采用巴西实验及扫描电镜(SEM)分别从宏观及微观尺度对黏附功实验进行验证。结果表明,功能助剂对DNAN/RDX界面结合能改变能力大小由高到低排序为CAB>CEF> Tween60>MNA,试验结果与数值模拟结果吻合;功能助剂CAB、CEF、Tween 60、MNA可使DNAN/RDX炸药的抗拉强度分别提高58.37%,47.85%,29.71%,5.83%;随着黏附功的增加,药柱断裂模式由穿晶/沿晶混合断裂向纯粹穿晶断裂转变。

    • DNAN/HMX熔铸炸药的流变特性

      2018, 26(8):677-685. DOI: 10.11943/CJEM2017374

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      摘要:为了探索奥克托今(HMX)固含量、体系温度、HMX粒度、HMX颗粒级配及功能助剂等对2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)/ HMX悬浮液流变性的影响规律,采用数字粘度仪,研究了不同物料状态下DNAN/HMX悬浮体系的表观粘度。结果表明:当HMX固含量为3%时,悬浮液呈现牛顿流体特性;HMX固含量为12%~30%时,该悬浮液表观粘度可用Ostwald-deWaele模型进行描述,非牛顿指数n值从0.842降低到0.374。95~116 ℃时,温度对表观粘度的影响可以用Arrhenius方程描述,活化能Ea从25.97 kJ·mol-1增加到30.17 kJ·mol-1。表观粘度随着粒度的增大而降低,当粒度为999.5 μm与粒度为132.6 μm的颗粒级配比为2:1时,表观粘度达到最小值,且固含量可达80%。功能助剂N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)、三-(β氯乙基)磷酸酯(CEF)降低了悬浮液的表观粘度,而脱水山梨醇单硬脂酸酯聚氧乙烯醚(吐温60)、微晶蜡-80(MV80)、乙酸丁酸纤维素(CAB)、热塑性聚氨酯-5702(TPU5702)提高了悬浮液的表观粘度。

富氮杂环含能化合物的创制

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