几种炸药共晶的喷射结晶制备技术研究

摘要

炸药在使用过程中既要满足保持一定的威力又要保证其使用过程中的安全性，但是这二者之间一般是矛盾的。当今情况下，制备高能量、低感度炸药已成为含能材料领域的一个重要目标。目前，共晶技术已成为制备高能量、低感度炸药的新途径。但是，现有的共晶技术一般耗时长，而且产量低，难以实现共晶工程化。本文以喷射结晶法作为主要研究方法，对各项工艺条件进行了优化，并得到了最佳工艺条件。对 CL-20/TNT、CL-20/HMX、CL-20/MTNP共晶展开了放大研究。同时使用将溶剂快速气化的方法进行CL-20/MTNP的共晶，但是这种方法类似于溶剂挥发的方法对溶解度要求较高，虽然耗时缩短，仍然不适合工程化研究，所以主要对喷射结晶法进行放大研究。实验过程和结果表明： （1）通过溶剂挥发法与喷射结晶法制备CL-20/TNT共晶体，并对两种样品进行表征，与原料组分及其混合物相比，证实了喷射结晶共晶制备的可行性； （2）对喷射结晶的几个影响因素进行了研究（溶剂使用丙酮），影响因素分别为：溶剂/反溶剂比例、搅拌速度、溶剂与非溶剂温差、加料速度。通过DSC、XRD图谱分析及纯度计算，得到最佳工艺条件为：溶剂与非溶剂比为1:50，搅拌速度为300r/min，加料速度为0.1ml/s，温差20℃；在最佳工艺条件下，以丙酮作为溶剂，进行了CL-20/HMX、CL-20/MTNP的共晶制备； （3）使用最佳工艺条件对CL-20/TNT、CL-20/HMX、CL-20/MTNP三种炸药进行50g级的放大实验，三种产物的产率分别为84.5%，86.38%，83.2%； （4）探索溶剂快速气化的方法，以溶剂挥发和减压蒸馏为理论基础，制备 CL-20/MTNP共晶。通过SEM观察，发现CL-20/MTNP共晶形貌发生变化，与喷射结晶得到的晶体状态相同，但是粒径更大。通过DSC、XRD、感度测试得知：CL-20/MTNP共晶炸药与原料相比发生改变，而且具有良好的爆速（9163.3m/s-1），保留了MTNP的钝感特性（特性落高h50=74.85）。溶剂快速气化的方法能够加快共晶的速度，但与溶剂挥发法相同对溶解度的要求很高，所以对工程化有限制，需要继续进行研究。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 共晶炸药研究进展

1.3 论文选题的目的及意义

1.4 论文的内容及创新点

2 共晶的基础理论

2.1 超分子化学及晶体工程学

2.2 共晶形成机理

2.3 共晶形成要素

2.4 共晶生长机理

2.5 共晶的制备方法

2.6共晶的表征方法

2.7 共晶方法的选择

3 CL-20/TNT共晶实验的研究与优化

3.1 CL-20/TNT共晶炸药简介

3.2实验药品

3.3 溶剂挥发法制备CL-20/TNT共晶实验步骤

3.4 喷射结晶法制备CL-20/TNT共晶

3.5 CL-20/TNT共晶性能表征

3.6 结果分析与表征

3.7 工艺条件的确定

3.8 CL-20/TNT共晶放大实验

3.9 本章小结

4 CL-20/HMX共晶炸药的制备

4.1 CL-20/HMX共晶炸药简介

4.2 结晶溶剂、非溶剂的选择

4.3 喷射结晶法制备CL-20/HMX共晶炸药实验步骤

4.4 实验结果与讨论

4.5 CL-20/HMX共晶放大实验

4.6 本章小结

5 MTNP/CL-20共晶炸药的制备

5.1 CL-20/MTNP共晶简介

5.2 CL-20/MTNP的制备

5.3 CL-20/MTNP性能表征

5.4 CL-20/MTNP共晶放大实验

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

硕士期间发表的学术论文及研究成果

致谢