CL-20系列共晶炸药的制备与性能研究

摘要

2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷（CL-20）是一种笼状的硝胺炸药，具有极高的能量密度，爆轰性能优异，但较高的机械感度极大地降低了CL-20的安全性，限制了其应用前景。共晶是通过非共价键形式将两种或多种不同种类的分子结合到同一晶格中，形成具有特定结构和性质的多组分晶体。为了解决CL-20机械感度高的缺点，用机械感度较低的高能材料作为配体，通过对CL-20进行共晶改性，提高CL-20炸药的热稳定性，降低CL-20炸药的机械感度。本文采用溶剂挥发法，水热法，冷冻干燥法和球磨法研究了CL-20系列共晶体的制备方法。使用偏光显微镜、超景深材料微观结构观测仪、差示扫描量热测试（DSC），粉末X射线衍射测试（XRD）等方法表征和分析了共晶体，并用国家军用标准-特性落高法测定了共晶体的撞击感度。论文主要工作如下： （1）在室温下通过平衡法测定CL-20，LLM-105，MTNP等含能材料在不同溶剂中的溶解度。为溶剂的选择和共晶制备过程中制备方法的选择提供了理论依据。 （2）研究了溶剂挥发法，水热法制备CL-20共晶体的工艺条件。对实验得到的产品进行表征和分析。经实验研究，采用溶剂挥发法，制得两种CL-20共晶。a.溶剂为无水甲醇时，CL-20和LLM-105处于双饱和的条件下，可制备出CL-20/LLM-105共晶体。b.溶剂为无水乙腈时，CL-20和MTNP摩尔比为1∶1的条件下，可制备出CL-20/MTNP共晶体。 （3）提出并探索研究了冻干法和球磨法制备CL-20系列共晶体的工艺过程和条件，制备出CL-20/LLM-116共晶体、CL-20/LLM-105共晶体、CL-20/FOX-7共晶体，并对其撞击感度进行测定，撞击感度较CL-20大幅降低。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 共晶概况

1.2.1 共晶简介

1.2.2 共晶含能材料简介

1.3 共晶含能材料发展现状

1.3.1 国外共晶炸药发展现状

1.3.2 国内共晶炸药发展现状

1.4 CL-20、LLM-105、MTNP、TKX-50、LLM-116、Fox-7简介

1.4.1 2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷（CL-20）

1.4.2 2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物（LLM-105）

1.4.3 1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐（TKX-50）

1.4.4 1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）

1.4.5 4-氨基-3,5-二硝基吡唑（LLM-116）

1.4.6 1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）

1.5选题目的、意义和内容及创新点

1.5.1论文选题目的

1.5.2论文研究意义

1.5.3论文研究内容

2 共晶炸药制备的理论基础

2.1 共晶含能材料制备原理

2.1.1 共晶含能材料形成概要

2.1.2 共晶含能材料形成条件

2.1.3 共晶含能材料分子设计

2.1.4 溶解度测定方法

2.2 共晶含能材料制备方法

2.2.1 溶剂挥发法

2.2.2 水热法

2.2.3 冻干法

2.2.4 球磨法

2.3 共晶含能材料表征方法

2.3.1 显微镜形貌表征

2.3.2 差式扫描量热测试（DSC）

2.3.3 粉末X射线衍射测试

2.4 溶剂的选择

3 实验部分

3.1 实验药品

3.2 实验仪器

3.3 CL-20、LLM-116、LLM-105、MTNP、TKX-50溶解度测定

3.4实验总设计方案

3.5 溶剂挥发法制备CL-20系列共晶体工艺的研究

3.6 水热法制备CL-20系列共晶体工艺的研究

3.7 冻干法制备CL-20系列共晶体工艺的研究

3.8球磨法制备CL-20系列共晶体工艺的研究

4 实验结果性能表征及分析

4.1 溶剂挥发法制备CL-20系列共晶体系性能表征及分析

4.1.1 溶剂挥发法制备CL-20/LLM-105共晶体的性能表征及分析

4.1.2 溶剂挥发法制备CL-20/MTNP共晶体的性能表征及分析

4.2 水热法制备CL-20系列共晶体系的性能表征及分析

4.2.1水热法制备CL-20/TKX-50共晶体

4.3 冻干法制备CL-20系列共晶体系性能表征及分析

4.3.1 冻干法制备CL-20/LLM-116共晶体的性能表征及分析

4.3.2 冻干法制备CL-20/LLM-105共晶体的性能表征及分析

4.4 球磨法制备CL-20系列共晶体系性能表征及分析

4.4.1 球磨法制备CL-20/FOX-7共晶体的性能表征及分析

5 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢