【摘要】：1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)是瑞典國(guó)防研究所(FOI)于21世紀(jì)初期合成的一種高能量低感度炸藥。由于FOX-7具有高能、低感、高爆轟等優(yōu)異的綜合性能,因而受到了含能研究專家的密切關(guān)注,被認(rèn)為是當(dāng)前軍事兵器裝備普遍應(yīng)用的炸藥環(huán)三次甲基三硝銨(RDX)和環(huán)四亞甲基四硝胺(HMX)的有力替代物,在高能鈍感炸藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展空間。因此本論文選用FOX-7作為研究目標(biāo),通過溫和、普適的溶劑-非溶劑法,相繼制備了普通的納米FOX-7和一步放熱的納米FOX-7;并研究了納米CoO對(duì)FOX-7的熱分解催化性能。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)以及兩者的混合體系為溶劑,通過溶劑-非溶劑法制備了納米FOX-7。通過場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡(FE-SEM)、X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)和同步熱分析儀(DSC-TG)對(duì)所制備納米FOX-7的形貌、物相、結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行了表征,并對(duì)樣品的安全性能進(jìn)行了測(cè)試分析;在此基礎(chǔ)上,研究了溶劑與乳化劑對(duì)納米FOX-7顆粒尺寸和性能的影響。結(jié)果表明。所制備納米FOX-7的平均晶粒尺寸均小于30 nm,部分樣品的顆粒尺寸小于100 nm。添加乳化劑能夠有效降低納米樣品的平均晶粒和顆粒大小,提高樣品顆粒尺寸分布的均勻性,并改善納米樣品團(tuán)聚嚴(yán)重情況。與原料相比,所制備納米FOX-7的低溫分解溫度、能量釋放效率和分解焓均有較大提升,撞擊感度與摩擦感度明顯降低。當(dāng)采用混合溶劑并添加乳化劑OP-10和Tween 20時(shí),所制備納米FOX-7的分解焓分別提高了4.97%和4.65%,摩擦感度降低了66.7%和50.0%。(2)以Tween 80為添加劑,DMAC、NMP以及兩者的混合體系為溶劑,通過溶劑-非溶劑法制備了一步放熱的納米FOX-7。采用FE-SEM、XRD、FT-IR和DSC-TG對(duì)所制備樣品的形貌、物相、結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行了表征,并對(duì)一步放熱的納米FOX-7的熱分解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,所制備納米FOX-7的平均晶粒尺寸均小于30 nm,部分顆粒尺寸小于100 nm。與原料的兩步分解放熱過程相比,所制備納米FOX-7的DSC曲線均只出現(xiàn)一個(gè)放熱峰,在其TG曲線上也只存在一個(gè)失重過程,具有一步放熱特性。所制備樣品的熱穩(wěn)定性、放熱和能量釋放效率明顯提高。在制備過程中,乳化劑Tween 80與FOX-7分子間形成氫鍵,對(duì)其一步放熱性能具有重要影響。(3)采用正己烷為溶劑,通過超聲分散工藝,制備了CoO/FOX-7納米復(fù)合物。熱分析結(jié)果表明,添加納米CoO會(huì)使得FOX-7的熱分解溫度降低,對(duì)FOX-7的熱分解具有促進(jìn)作用。當(dāng)納米CoO添加量為3wt%時(shí),低溫?zé)岱纸夥逑陆盗?.47℃;當(dāng)納米CoO添加量為4wt%時(shí),高溫?zé)岱纸夥逑陆盗?.14℃。
【圖文】：

1 緒論具有很好的應(yīng)用價(jià)值。但是由于 FOX-7 面世時(shí)間相對(duì)較短，因此目前關(guān)于質(zhì)還尚不明確，例如 FOX-7 的結(jié)晶性能、納米化及其在熱分解催化方面道，而這些性質(zhì)對(duì) FOX-7 后期應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的影響。因此，本文以 FOX，并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行研究。OX-7 概述OX-7 是瑞典國(guó)防研究所于 21 世紀(jì)初期合成的一種高能鈍感炸藥[37-41]。FOX-7 分子結(jié)構(gòu)如圖 1-1-(a) 所示。通常情況下，F(xiàn)OX-7 是一種淡黃色圖 1-1-(b) 所示。FOX-7 一共存在三種晶型（α 型、β 型以及 γ 型），但下，F(xiàn)OX-7 通常以 α 型存在，當(dāng)升高溫度至 110 °C 左右時(shí)，α 型 FOX-7β 型 FOX-7，繼續(xù)升溫至 180 °C 左右，β 型 FOX-7 會(huì)轉(zhuǎn)化為 γ 型 FOX-7，常溫常壓條件下時(shí)，β 型 FOX-7 和 γ 型 FOX-7 均會(huì)完全轉(zhuǎn)化為 α 型 FOX FOX-7 可以不經(jīng)歷轉(zhuǎn)變?yōu)?β 型 FOX-7，而直接轉(zhuǎn)化為 α 型 FOX-7。FOX晶體密度（1.885 g·cm-3），其粉末密度為 1.878 g·cm-3 [42,43]。

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文Bellamy 等[47]對(duì) FOX-7 在部分有機(jī)溶劑中的溶解情況X-7 在許多常見有機(jī)溶劑（二甲基酮、無水乙酸、醋微溶，在這些有機(jī)溶劑中溶解度均小于 0.005 g·mL-1相同條件下，F(xiàn)OX-7 在 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中吡咯烷酮（NMP）中溶解度為 0.32 g·mL-1，在二甲基 g·mL-1，F(xiàn)OX-7 幾乎不溶于水。劉璐等[43]研究了溫度的圖 1-2 所示）。根據(jù)圖 1-2 可以看出，，F(xiàn)OX-7 在相同有而單調(diào)上升；在相同條件下，不同有機(jī)溶劑中的 FONMP＞DMF＞N,N-二乙基甲酰胺（DEF）＞γ-羥基丁惡烷和 H2O。其中，F(xiàn)OX-7 在 DMSO、NMP、DMF它幾種有機(jī)溶劑；N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）與 D溶解度大于 DMF，小于 NMP。這些基礎(chǔ)研究對(duì)于 F重要參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ560.1;TQ426

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本文編號(hào)：2699442