机械球磨法制备纳米共晶硝胺炸药及其性能研究

摘要

目前，“纳米化”和“共晶化”技术可有效地降低高能炸药的感度，提高其安全性和实用性。本论文采用机械球磨法制备出三种纳米共晶硝胺炸药，同时实现了两种不同炸药分子的纳米化和共晶化。在此基础上，研究了纳米共晶硝胺炸药的晶体结构、微观形貌、感度与性能。主要研究内容如下： （1）采用Gaussian09软件包，基于密度泛函理论（DFT），对三种炸药（CL-20/HMX、CL-20/RDX和HMX/RDX）的共晶结构在B3LYP/3-21+G*水平上进行了优化和能量计算。结果表明，共晶炸药形成了C-H…O氢键，键长范围为1.978~2.645?。最大分子间相互作用能（ΔEmax）的结构分别是：CL-20/HMX结构Ⅲ（33.196 kJ?mol-1）、CL-20/RDX结构Ⅳ（18.541 kJ?mol-1）；HMX/RDX结构Ⅲ（41.756 kJ?mol-1）。 （2）采用机械球磨法制备出三种纳米共晶硝胺炸药（CL-20/HMX、CL-20/RDX和HMX/RDX），通过SEM、TEM、XRD、Raman、IR和EDS分析表明，共晶炸药粒子均呈类球形，平均粒径分别为81.6 nm、141.6 nm和250.1 nm；炸药晶体中出现了新物相的衍射峰，-NO2、-CH2的振动吸收峰偏移或消失，形成C-H…O氢键，且仅含C、H、O、N四种元素。 （3）通过DSC、DSC-IR及感度试验测试了纳米共晶炸药的感度和性能。结果表明，相比原料，纳米CL-20/HMX共晶的热分解峰温（Tp）分别降低了约3.2℃、53.9℃，特性落高H50分别降低了17.62 cm、5.48 cm，摩擦爆炸百分数（P）分别降低了32％、19％，5s爆发点（T5s）分别降低了27.11℃、56.91℃；纳米CL-20/RDX共晶的Tp值分别降低了约13.7℃、19.3℃，H50分别降低了36.43 cm、9.78 cm，P分别降低了44％、18％，T5s分别降低了40.06℃、57.69℃。纳米HMX/RDX共晶的Tp值为261.9℃，H50分别降低了17.83 cm、3.32 cm，P分别降低了17％、4％，T5s分别降低了16.98℃、4.81℃。纳米共晶硝胺炸药的热分解产物包含大量的CO2和氮氧化物。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 高能炸药降感技术的研究现状

1.3 机械球磨法的研究现状

1.4 机械球磨法制备纳米共晶炸药的机理

1.5 主要研究内容

2 机械球磨法制备纳米共晶硝胺炸药的理论研究

2.1 计算方法与原理

2.2 计算结果与分析

2.3 本章小结

3 纳米CL-20/HMX共晶炸药的制备及其性能研究

3.1 纳米CL-20/HMX共晶炸药

3.2 纳米CL-20/HMX共晶炸药的制备

3.3 纳米CL-20/HMX共晶炸药测试与分析

3.4 本章小结

4 纳米CL-20/RDX共晶炸药的制备及其性能研究

4.1 纳米CL-20/RDX共晶炸药

4.2 纳米CL-20/RDX共晶炸药的制备

4.3 纳米CL-20/RDX共晶炸药测试与分析

4.4 本章小结

5 纳米HMX/RDX共晶炸药的制备及其性能研究

5.1 纳米HMX/RDX共晶炸药

5.2 纳米HMX/RDX共晶炸药的制备

5.3 纳米HMX/RDX共晶炸药测试与分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 主要创新点

6.3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢