Hongwei Qiu[27]等通过简单的喷雾干燥方法制备环三亚甲基三胺(RDX)基纳米复合微粒,经扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)
Hongwei Qiu[27]等通过简单的喷雾干燥方法制备环三亚甲基三胺(RDX)基纳米复合微粒,经扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和高效液相色谱(HPLC)表征微粒后发现0.1-1μm的RDX晶体均匀且离散地分散在粘合剂中,微粒尺寸约为250nm,随后将微粒压制可制成冲击敏感性较低的致密能量材料。
Victor等[28]研究了环三亚甲基三胺(RDX)的起始感度与晶体尺寸的函数。研究中,以二氧化碳为溶剂通过超临界溶液快速膨胀法(RESS)制备了平均晶体尺寸约为500nm 的RDX粉末,并对无涂层和蜡涂层样品进行冲击、持续冲击和静电放电刺激的起始感度测试。 测试数据显示:与普通粒度RDX相比,RDX的纳米晶体样品对冲击和冲击刺激的敏感度较低。
何得昌等[29]发现在使用分散剂和提供一定压力的条件下,通过高速撞击法进行多次撞击可以制备具有较窄尺寸分布的纳米RDX颗粒,仅一次撞击可将RDX粒径(d50)粉碎至约46.7纳米,粒度分布范围在0.6纳米以内。
对于大颗粒炸药纳米化的实验研究有很多,但是不外乎以上所述几种制备方法。遗憾的是重结晶法、溶胶凝胶法和超临界流体法大都停留在实验室研究阶段,尚未完成纳米产品的批量化生产。而刘杰等人[30,31]采用机械球磨法,利用纳米粉碎机可以实现公斤级纳米奥克托今的生产,具有广阔的应用前景。
1.4 研究意义
RDX作为一类迄今为止综合性能最为出色的单质炸药,可用于耐热炸药和火药的制备。然而粒度为微米级的微米级RDX感度偏高,受到挤压、冲击等外部作用易发生燃烧甚至是爆炸。目前国内外普遍采用的RDX超细化甚至是纳米化降感方法大都停留在试验阶段,尚未能实现RDX的批量化制备,因此本文拟采用纳米化粉碎机研磨制取纳米级RDX,通过对比分析研究纳米化作用对微米级RDX的热稳定性能的影响;并将其应用到改性双基推进剂中,研究其对推进剂热稳定性能的影响,以期在提高微米级RDX的应用安全性能的前提下,尽量减少纳米化作用对其热稳定性能的影响,获得真正意义上的“高能低易损”RDX炸药。
1.5 本文的主要研究内容
利用纳米化技术实现含能材料RDX的降感能提高RDX在使用上的安全性,扩大其应用领域,但由于纳米材料本身在物理、化学上的性能较微米级材料有很大不同,因此本文着重研究纳米化技术对RDX以及纳米RDX取代高固含量改性双基的热稳定性能的影响,对比分析其影响原因,主要研究内容如下:
1、使用HLG-5型纳米化粉碎机制备纳米级RDX,观察研磨之后的RDX的颗粒大小、外观等,并用纳米激光粒度仪表征其粒径分布情况。
2、对比分析微米级RDX和纳米级RDX的热分解特性。
3、将纳米RDX应用到改性双基推进剂高固含量改性双基中,对比分析未取代高固含量改性双基推进剂和20%纳米RDX取代高固含量改性双基推进剂热分解特性。
2 纳米级RDX的制备与研究
2.1 试剂与仪器
试剂:原料RDX ,平均粒径80-120m,甘肃银光化学工业集团有限公司;特定分散剂A和特定表面活性剂B,南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心;去离子水(电导率2.0Scm-1)。
本章实验所用的仪器设备列表如下:
表2.1 本章实验所用的仪器设备
名称 型号 生产厂家
纳米化粉碎机 HLG-5 南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心研制
工业冷冻机 AC-20(D) 香港安格斯集团有限公司
场发射扫描电子显微镜 S-4800 Ⅱ 日本Hitachi公司
JSM-6701F 日本电子株式会社
微米粒度分析仪 MasterSizer Micro 英国Malvern公司