CL-20系列炸药共结晶与分相结晶竞争机制研究

摘要

六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是目前能量最高的单质炸药之一，以其优良的氧平衡、爆速、爆压以及热稳定性被认为是最具潜力取代目前军用主炸药HMX的高能炸药，但由于其较高的撞击感度以及昂贵的生产成本，严重限制了其应用前景。共晶技术在含能领域的成功应用为CL-20的降感研究提供了新的方向。经过研究者的不懈努力，虽然几种性能优异的CL-20基共晶被成功制备，但共晶的形成机理并没有得到研究者的广泛重视，从而导致含能共晶发展较为缓慢。本论文就共晶研究过程中出现的共晶制备方法以及共晶设计理论等问题开展了共晶形成机理的相关研究。本论文的主要内容如下： 1.利用SEM，XRD定性和定量分析系统的探究了有水和无水条件下CL-20/HMX共晶的形成过程，结果发现CL-20/HMX共晶的形成过程中经历了明显的CL-20和HMX分相结晶以及由分相结晶向共晶相转化的热力学平衡过程，而水分子的存在只改变了共晶的形成过程，但没有影响共晶的形成结果。此外，二次成核产生的细小品核被证明是由CL-20和HMX分相结晶向CL-20/HMX共晶转化的关键因素。本实验还通过微溶介质转化实验以及热力学计算等手段证明了该形成机理的可靠性。 2.通过探究在不同溶剂体系以及结晶速率下CL-20/TNT共晶的形成过程，发现改变溶剂体系以及结晶速率可以调整溶质的成核顺序进而影响共晶形成过程。成核浓度以及介稳区宽度是改变溶质成核顺序的关键因素。 3.在上述共晶形成机理研究中发现成核顺序是共晶形成过程的主要影响因素，共晶优先于组分成核是最理想的成核顺序，而在组分优先成核的情况下可以通过加快二次成核速率来促进分相结晶向共晶相转化。基于此结论，此实验设计并通过旋转蒸发仪获得了快速结晶产物CL-20/TNP共晶，并借助PXRD、FT-IR、SSNMR和TG-DSC等方法对该共晶的晶体结构进行了表征。此研究揭示了共晶在溶液中形成的影响因素，有利于更好地理解共晶的形成机理。 4.除此之外，本实验尝试在高温条件下制备共晶。但由于实验条件有限等原因，并没有得到理想的结果，这将成为对共晶下一步研究的重点。

目录

第一个书签之前