【摘要】：球形顆粒炸藥與普通炸藥相比,機械感度降低,裝藥安全性能提高。利用靜電噴霧技術(shù)制備球形含能材料,可以拓寬靜電噴霧在含能材料的制備、表面修飾與包覆等領(lǐng)域中的應用,對新型含能材料的發(fā)展具有重要意義。本文的主要工作如下:利用靜電噴霧技術(shù)分別制備了粒徑為1μm左右的球形環(huán)三亞甲基三硝胺(RDX)和六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20),分析比較了電壓、接收距離、針頭尺寸、推進速率、溶液濃度和溶劑組成等影響因素對產(chǎn)物顆粒粒徑和形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物顆粒的粒徑主要受溶液組成和推進速率等因素影響,相同條件下,RDX的粒徑小于CL-20;以乙醇和丙酮為溶劑有利于減小產(chǎn)物顆粒的尺寸;推進速率由lmL·h-1變?yōu)镺.lmL·h-1時,產(chǎn)物顆粒粒徑約減小一半。顆粒形貌主要受溶液組成和接收距離等因素影響,相同條件下CL-20球形化程度高于RDX;以乙酸乙酯為溶劑有利于產(chǎn)物顆粒球形化;溶液濃度越低、接收距離越大,產(chǎn)物顆粒越破碎。以氟橡膠(F2604)、癸二酸二異辛酯(DOS)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和三硝基甲苯(TNT)為鈍感劑,通過靜電噴霧技術(shù)包覆RDX,得到的復合物粒徑為1μm-4μm。復合物的紅外譜圖和X射線衍射譜圖與原料RDX的譜圖基本一致,主體炸藥RDX的結(jié)構(gòu)和晶型沒有發(fā)生變化。復合物的熱分解反應活化能均小于原料RDX,對于含5wt%鈍感劑的復合物,RDX/F2604復合物的熱分解反應活化能最大,為176.348kJ·mol-1,RDX/PVAc復合物的熱爆炸臨界溫度最高,為219.88℃C;RDX/PVAc復合物的撞擊感度最低,H50為87.9cm;RDX/PVB復合物的摩擦感度最低,為4%。RDX/F2604、RDX/DOS和RDX/TNT復合物的相容性等級均為A,相容性較好。以F2604、DOS、PVAc、PVB和TNT為鈍感劑,通過靜電噴霧技術(shù)包覆CL-20,得到的復合物粒徑為2μm-5μm。復合物的紅外譜圖和X射線衍射譜圖與β-CL-20基本一致,通過靜電噴霧法制備,主體炸藥CL-20的晶型由ε型轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦�。對于�?wt%鈍感劑的復合物,CL-20/F2604復合物的熱分解反應活化能和熱爆炸臨界溫度最高,分別為325.771KJ·mol-1和231.67℃;同時CL-20/F2604復合物的撞擊感度和摩擦感度最低,分別為42.8cm(H50)和64%。CL-20基復合物的相容性等級為C或D,相容性差。利用靜電噴霧技術(shù)制備了不同摩爾比的CL-20/RDX,CL-20/HMX(環(huán)四亞甲基四硝胺)和CL-20/NTO(3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮)復合炸藥,并對復合炸藥的形貌粒徑、結(jié)構(gòu)、晶型、熱分解性能以及燃爆壓力進行檢測和分析。復合炸藥的粒徑為lμm-2μm,不同摩爾比的復合炸藥結(jié)構(gòu)有所不同。對于摩爾比為1:1的混合炸藥,CL-20/HMX復合炸藥的熱分解反應活化能、爆炸臨界溫度和燃爆壓力最大,分別為404.860kJ·mol-1、225.49℃和922kPa。利用靜電噴霧技術(shù)制備了高氯酸銨(AP)/單質(zhì)炸藥復合物,并對復合物的形貌粒徑、結(jié)構(gòu)性能、熱分解性能以及燃爆壓力進行檢測和分析。復合物多為5μm左右不規(guī)則顆粒。AP/CL-20、AP/NTO和AP/RDX復合炸藥組分間存在相互作用。AP/CL-20復合炸藥的熱分解反應活化能最大,為432.692kJ·mol-1,AP/TNT復合炸藥的熱爆炸臨界溫度最高,為281.97℃。CL-20/AP復合炸藥燃爆壓力最大,為1226kPa。利用分子動力學方法模擬計算了炸藥/鈍感劑和炸藥/炸藥界面相互作用,在COMPASS力場中,RDX/DOS體系的結(jié)合能為150.6kcal·mol-1,CL-20/DOS體系的結(jié)合能為128.2kcal·mol-1。在ReaxFF力場中,CL-20/RDX體系初始分解產(chǎn)物主要有N2O、HONO和CHN2O2。上述研究表明,靜電噴霧方法可以制備微米級球形RDX和CL-20單質(zhì)炸藥、鈍感劑復合炸藥、CL-20/單質(zhì)炸藥復合物和AP/單質(zhì)炸藥復合物,實現(xiàn)了炸藥表面修飾和包覆,實現(xiàn)了多組分炸藥微納米尺度的組裝和混合,可以有效地改善炸藥的性能。
【圖文】：

溶液的推進速率和電導率，改變指定溶液靜電噴霧的液滴粒徑，粒徑隨著推進速率的增逡逑大而增大，隨電導率的增大而減小。０＾１�。郏罚福莸壤谜崽侨芤旱玫揭旱瘟脚c推進速率、逡逑電導率之間的擬合曲線，如圖１．２所示，進一步驗證了粒徑與電導率和推進速率的關(guān)系。逡逑２００邋０邐邐邐邐邐ｘ－ｘ－ｕＪ邐．邐．＿一一…ｉ逡逑Ｄｐ邋（ｎｍｊ邋＝邋１邋４７３５邋？邋３１９邋２４？（Ｑ／Ｋ），／３邋秦逡逑１５０．０－邐Ｒ？０．９９８６７邐．邐Ｍ逡逑ｌ邐：邐＼邋／逡逑＾邋１００邋０－邐＼ｙ0邐．逡逑ｆ邐：邐／逡逑——逡逑０．０邐０．１邐１．０逡逑（0／ＫＪ，／３逡逑圖１．２靜電噴霧液滴尺寸與（Ｑ／Ｋ）”之間的擬合曲線逡逑通過控制靜電噴霧過程中形成液滴的大小，能控制最終形成微納米固體顆粒的尺寸，逡逑除粒徑外，微納米顆粒的形貌對其性能同樣有重要影響。對于含能材料顆粒，較為一致逡逑規(guī)整的形貌十分重要，球形含能材料有利于實現(xiàn)均勻裝藥。逡逑＾＾叩等［７９］研究了靜電噴霧過程中聚合物濃度和推進速率對所制備固體顆粒形貌的逡逑影響。由于聚合物顆粒本質(zhì)上是液滴在溶劑揮發(fā)之后產(chǎn)生的殘留，所以研宄聚合物顆粒逡逑的產(chǎn)生過程主要是考慮液滴中溶劑的揮發(fā)和聚合物在液滴中的擴散。如果溶劑揮發(fā)過快，逡逑容易形成多孔、空心、甚至碎片化顆粒；如果液滴中聚合物的擴散速度較快

Ｓｕｈｅｎｄｉ等’］通過靜電噴霧法制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯（ＰＳ）和二氧化硅逡逑（Ｓｉ０２）的復合物，復合物粒子尺寸在８０ｎｍ－３００ｉｉｍ左右，復合物形貌隨復合體系中ＰＳ逡逑與Ｓｉ０２配比的變化而變化，具體如圖１．３所示。當質(zhì)量比Ｃｓ邋（Ｓｉ０２／ＰＳ）小于０．１５時，逡逑Ｓｉ０２可以部分包覆于ＰＳ表面，復合物表面較為粗糙；當質(zhì)量比Ｃｓ在０．１５－０．２５時，Ｓｉ０２逡逑可以完全包覆于ＰＳ表面，復合物表面較為光滑，當質(zhì)量比Ｃｓ大于０．２５時，出現(xiàn)游離逡逑的Ｓｉ０２的團聚顆粒。逡逑３０邋ｉｌｌｕｔｔｒａｔｉａｎ邋２Ｄ邋ｉｌｉｕ？ｉｒ？Ｔ？９ｎ邋ＳＣＭ邋ｉｒｒｕ＾ｒ逡逑｜一叫邐＃邐１：．邐－逡逑Ｃｓ邋＝邋Ｓｉ�。椋悖幔校渝澹哼�；逡逑Ｑ．３５＜Ｃｌ＜Ｏ．Ｍ邐■ｎｉｌ逡逑“邋Ｉ＇．．逡逑邐邐？邐ｊ邋：：逡逑．‘ｔｓ邐：？，，邐ｉｈｉ逡逑圖１．３不同配比組成對產(chǎn)物形貌影響逡逑國內(nèi)外學者對靜電噴霧技術(shù)在不同領(lǐng)域的應用做了相當多的研宄。Ｎａｋａｓｏ等［８１］利逡逑用電噴技術(shù)和化學氣相沉積結(jié)合的方法，制備了邋Ｓｉ０２、Ｔｉ０２和Ｃｒ０２的納米粒子。Ｆａｎｔｉｎｉ逡逑等［８２］研宄了聚合物的粘度和分子量對靜電噴霧產(chǎn)物影響，并且制備了聚合物（ＰＳ）微球，逡逑Ｍａｅｄａ等［８３］通過靜電噴霧技術(shù)制備了多空硅酸鈣陶瓷，３冰以此１＾等［８４］通過靜電噴霧技逡逑術(shù)制備了聚乙烯（ＰＨＢＶ）邋／黃豆苷元復合物，１＾仙１＾１１＾（１３１３等［８５］通過電泳沉積（ＥＰＤ和逡逑靜電噴霧技術(shù)結(jié)合的方法
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ560.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉武蘭;周志艷;陳盛德;羅錫文;蘭玉彬;;航空靜電噴霧技術(shù)現(xiàn)狀及其在植保無人機中應用的思考[J];農(nóng)機化研究;2018年05期

2 陳成功;邱白晶;石碩;沈偉;;靜電噴霧技術(shù)國內(nèi)外研究綜述[J];農(nóng)業(yè)裝備技術(shù);2017年03期

3 鐘鋼;;航空靜電噴霧技術(shù)裝備研究現(xiàn)狀[J];農(nóng)業(yè)科技與裝備;2017年07期

4 史曉賢;;高靜電噴霧技術(shù)在小麥、瓜類主要病蟲害上的應用推廣[J];北京農(nóng)業(yè);2015年24期

5 劉剛;;全國靜電噴霧技術(shù)交流會在蘇州舉辦[J];農(nóng)藥市場信息;2013年22期

6 顧曉杰;秦雯;朱云峰;莊祥生;;靜電噴霧技術(shù)在植保機械的開發(fā)與應用[J];農(nóng)機市場;2013年08期

7 鄧鑫;;靜電噴霧技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];科學咨詢(科技管理);2010年08期

8 黃貴;王順喜;王繼承;;靜電噴霧技術(shù)研究與應用進展[J];中國植保導刊;2008年01期

9 茹煜,鄭加強,周宏平;風送式靜電噴霧技術(shù)防治林木病蟲害研究與展望[J];世界林業(yè)研究;2005年03期

10 余泳昌,王保華;靜電噴霧技術(shù)綜述[J];農(nóng)業(yè)與技術(shù);2004年04期

相關(guān)會議論文 前6條

1 楊方;張麗麗;王潤濤;;靜電噴霧技術(shù)的研究[A];黑龍江省農(nóng)業(yè)工程學會2011學術(shù)年會論文集[C];2011年

2 周宏平;茹煜;舒朝然;鄭加強;朱和平;;應用于直升機的航空靜電噴霧系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究[A];第二屆中國林業(yè)學術(shù)大會——S12 現(xiàn)代林業(yè)技術(shù)裝備創(chuàng)新發(fā)展論文集[C];2009年

3 王禮華;張全超;衛(wèi)志美;王孝軍;楊杰;;靜噴制備模板印跡微球?qū)﹄p酚A的清除[A];2012年全國高分子材料科學與工程研討會學術(shù)論文集（上冊）[C];2012年

4 邸建城;王洋;于吉紅;;同軸噴霧技術(shù)制備中空分子篩膠囊[A];第十三屆固態(tài)化學與無機合成學術(shù)會議論文摘要集[C];2014年

5 翟雯雯;;我國林果生產(chǎn)機械化先進技術(shù)及機具介紹[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機械化道路——中國農(nóng)業(yè)機械學會2008年學術(shù)年會論文集（下冊）[C];2008年

6 翟雯雯;;我國林果生產(chǎn)機械化先進技術(shù)及機具介紹[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機械化道路——中國農(nóng)業(yè)機械學會2008年學術(shù)年會論文集（上冊）[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前8條

1 張永杰;農(nóng)藥使用新方法[N];山西科技報;2003年

2 ;農(nóng)藥使用新技術(shù)[N];中華合作時報;2002年

3 本報記者 李鶴　鄧曉霞;馬坊鎮(zhèn)上的大學生“村官”[N];人民日報;2009年

4 胡唯元;畜禽：讓它咋長就咋長[N];科技日報;2004年

5 郭貴明;農(nóng)藥噴施新技術(shù)（上）[N];山西科技報;2000年

6 袁炎長;節(jié)省農(nóng)藥噴施新方法[N];福建科技報;2006年

7 永年縣農(nóng)牧局 郭曉坡;農(nóng)藥噴施新方法[N];河北科技報;2013年

8 山東省昌樂縣農(nóng)業(yè)局 賈登三;“農(nóng)藥對靶噴灑”新技術(shù)實現(xiàn)“高、減、省”[N];河北科技報;2012年

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 姚箭;微米球形RDX、CL-20及其復合物的制備和性能研究[D];南京理工大學;2018年

相關(guān)碩士學位論文 前8條

1 奚菊美;基于靜電噴霧技術(shù)的尼達尼布納米增溶與緩釋體系的構(gòu)建及體內(nèi)外評價[D];江蘇大學;2016年

2 岳子雙;靜電噴霧技術(shù)制備石墨烯復合膜電極及其在儲能器件上的應用[D];南昌大學;2017年

3 楊敏;靜電噴霧法鈦氧系顆粒的制備及其電流變性能[D];大連理工大學;2016年

4 吳勝利;風送靜電噴霧試驗系統(tǒng)設(shè)計及研究[D];南京林業(yè)大學;2011年

5 李芳麗;多功能靜電噴霧器的沉積特性研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2012年

6 齊永勝;風送式靜電農(nóng)藥噴灑技術(shù)研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學;2008年

7 侯永瑞;農(nóng)用航空靜電噴頭霧化機理與試驗研究[D];黑龍江八一農(nóng)墾大學;2017年

8 任叢;靜電噴霧技術(shù)優(yōu)化固體氧化物燃料電池陰極微結(jié)構(gòu)的應用研究[D];中國科學技術(shù)大學;2011年

本文編號：2661110