基于热分解特性的SF-3的热动力学和热安全性研究

摘要

采用差示扫描量热仪(Differential scanning calorimetry,DSC)对双芳-3(Shuangfang-3,SF-3)发射药进行线性升温实验,其热分解特性和热安全特性。通过Kissinger和Friedman模型对DSC曲线进行动力学计算,并结合热平衡方程利用AKTS热分析软件计算其绝热诱导期及自加速分解温度。运用热履历实验进一步分析了双芳-3的自催化特性。结果表明,双芳-3的初始分解温度、最高分解温度、分解完成温度均随着升温速率的增加而向高温方向移动,平均分解热为1521.4 J·g-1。动力学模型表明,双芳-3在不同反应阶段中具有不同反应,其表观活化能为168.2 kJ·mol-1。当绝热诱导期为2.0 h,4.0 h,8.0 h,24.0 h时,相对应的温度分别为130.7℃,124.8℃,119.2℃和110.5℃。当质量分别取5.0 kg,15.0 kg,25.0 kg,50.0 kg,100.0 kg时,自加速分解温度分别为110.0℃,105.0℃,102.0℃,99.0℃和96.0℃。随着包装质量的增加,分解放出的热量交换到周围环境中的难度就会增大,其安全性也进一步降低。热履历实验表明,双芳-3的热分解为n级反应,不具有自催化特性。因此,样品的尺寸及通风条件对双芳-3的储存稳定性具有一定影响,在实际生产、使用、贮存和运输等过程中,应控制样品的尺寸及通风条件,并根据实际情况采取切实有效的降温措施。