硝酸肼镍包覆改性技术及其性能研究

摘要

硝酸肼镍是一种络合物起爆药，爆炸时具有无烟、无刺激性气味的特点，是一种环境友好型含能材料，然而其机械感度较高，在制备、运输及储存中存在重大的安全隐患，严重地影响了其在民用环保型烟火剂领域的推广应用。因此，本文结合国内外含能材料钝感技术研究现状和发展趋势，分别采用破乳法和相分离法，对自制的硝酸肼镍粉末材料进行包覆改性；结合热动力学理论及机械感度宏观性原理，系统研究包覆剂种类、含量及包覆工艺对硝酸肼镍物相组成、热稳定性及机械感度的影响规律，摸索改善硝酸肼镍安全性能的有效包覆机制，为促进硝酸肼镍在环保型烟花爆竹领域中的应用提供的理论指导和技术支撑。具体研究内容如下：
　　首先，以5％水合肼溶液以及不同浓度的硝酸镍溶液为原料，制备硝酸肼镍粉末材料，系统研究了合成工艺条件对硝酸肼镍晶体结构、产率和机械感度性能的影响规律，以期获得颗粒大小均匀、流散性能良好的硝酸肼镍粉末材料。
　　其次，以水性聚氨酯乳液为包覆材料，采用破乳法对硝酸肼镍进行表面包覆改性，采用单因素法和正交实验设计法获取最佳的包覆制备工艺。研究发现随着水性聚氨酯乳液用量的增加，硝酸肼镍的机械感度不断降低，热稳定性不断提高；当水性聚氨酯乳液用量为24%时，硝酸肼镍的起爆压力提高到了318MPa，是未包覆硝酸肼镍的5倍，且在其安全稳定性能大幅提高的同时，火焰感度降低幅度不大，综合钝感包覆效果良好；最佳包覆工艺条件为：破乳温度为40℃，破乳时间为15min，破乳剂滴加速率为1滴/s，破乳剂与聚氨酯质量比为3:1。
　　最后，以石蜡、石墨及硬脂酸钠为包覆材料，采用液相分离法对硝酸肼镍进行钝感包覆处理。结果发现包覆剂覆盖在硝酸肼镍晶体表面以及填充在晶体空隙间，并没有改变硝酸肼镍晶体结构和组成；包覆后硝酸肼镍的摩擦感度均大幅降低，石墨包覆后硝酸肼镍火焰感度小幅提升，而石蜡、硬脂酸钠包覆后硝酸肼镍的火焰感度有所降低；石墨与硬脂酸钠包覆后其热安定性没有明显的变化，石蜡包覆能够较好的改善硝酸肼镍的热安定性，运用Kissinger处理热动力学方程，计算了石蜡包覆前后的热分解活化能和指前因子。对比发现，石蜡钝感包覆效果最佳，石墨次之，硬脂酸钠较差。制备得的环保烟花在室内环境下燃放没有产生任何烟雾和残留物质，且燃放效果较佳。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 含能材料机械起爆机理和钝感机理

1.3 固体颗粒表面包覆理论及方法

1.4 含能材料表面包覆剂种类及其研究进展

1.5本课题的研究目的、意义及研究内容

第二章 实验研究和性能表征

2.1 实验原料与实验设备

2.2 样品测试与性能表征

第三章 硝酸肼镍制备及性能研究

3.1 工艺优化

3.2 性能表征

3.3 本章小结

第四章 破乳法包覆硝酸肼镍及其性能研究

4.1 水性聚氨酯乳液及破乳法包覆制备工艺

4.2 单因素实验结果分析

4.3 正交优化实验结果分析

4.4 本章小结

第五章 相分离法包覆硝酸肼镍及其性能研究

5.1 相分离法包覆硝酸肼镍制备工艺

5.2 物相分析

5.3 热稳定性能分析

5.4 安全性能分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间发表论文目录）