【摘要】：5,5’-二硝胺基-3,3’-聯(lián)-1,2,4-三唑碳酰肼鹽(CBNT),作為近年來合成出的一種新型含能材料,因其高能鈍感的特性,發(fā)展前景巨大,但鑒于目前其合成工藝仍未實(shí)現(xiàn)工業(yè)量產(chǎn)及在合成中存在晶習(xí)較差的問題,至今還未取得實(shí)際上的應(yīng)用。因此,為了使CBNT能夠作為壓裝高聚物粘結(jié)炸藥投入運(yùn)用,本文主要從改善CBNT的晶體形貌和粘結(jié)劑選取兩個(gè)方面對(duì)CBNT基壓裝高聚物粘結(jié)炸藥展開研究,主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)根據(jù)CBNT的晶胞結(jié)構(gòu),首次計(jì)算了CBNT在真空下的晶體形貌,得到了CBNT晶體形貌學(xué)上的重要晶面,分別為(020)、(011)、(10-1)和(110),根據(jù)每個(gè)晶面所暴露的基團(tuán),分析比較了各晶面的極性大小。構(gòu)建了8種不同溶劑下的溶劑-晶面界面模型,并利用分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算了每種模型下的結(jié)合能,結(jié)果表明溶劑和晶面的極性越強(qiáng),則它們間的相互作用就越強(qiáng),進(jìn)而越易阻止該晶面的生長;通過修正附著能模型計(jì)算了二甲基亞砜等八種溶劑對(duì)CBNT晶體形貌的影響,結(jié)果表明在理論上除二甲基甲酰胺外其余溶劑均有利于改善CBNT的形貌。(2)通過激光動(dòng)態(tài)法測(cè)定了CBNT在理論上有利于改善其晶體形貌溶劑中的溶解度,根據(jù)測(cè)量結(jié)果,確定了適合CBNT的重結(jié)晶方法為溶劑-非溶劑法,溶劑為二甲基亞砜。進(jìn)行了CBNT的重結(jié)晶實(shí)驗(yàn),比較了非溶劑的不同、CBNT濃度的不同及攪拌速率的不同對(duì)結(jié)晶所得CBNT晶體形貌的影響,結(jié)果表明當(dāng)CBNT的濃度較低且攪拌速率較高時(shí),以丙酮作為非溶劑結(jié)晶所得CBNT的晶體團(tuán)聚現(xiàn)象最少,且形貌多呈粒狀和塊狀;在此結(jié)晶條件下進(jìn)一步進(jìn)行了CBNT的超聲輔助噴霧實(shí)驗(yàn),所得晶體的形貌以橢球和球形居多,且表面較為光滑,不足的是晶體的粒度不均勻。(3)選取F_(2311)、F_(2314)和EVA三種高聚物作為粘結(jié)劑和CBNT的(020)晶面構(gòu)建了界面結(jié)構(gòu)模型,并利用分子動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算了每種模型的結(jié)合能、引發(fā)鍵鍵長、內(nèi)聚能密度、徑向分布函數(shù)和力學(xué)性能。結(jié)果表明,三種模型的結(jié)合能F_(2314)F_(2311)EVA,說明粘結(jié)劑F_(2314)與CBNT的相容性最好;其可能引發(fā)鍵(N-NO_2)的最大鍵長均有所減小,平均鍵長基本不變,說明粘結(jié)劑的加入在一定程度上降低了炸藥的感度;三種粘結(jié)劑的加入均會(huì)提高CBNT的內(nèi)聚能密度,使體系更加穩(wěn)定,其中F_(2314)的效果最好;徑向分布函數(shù)分析表明三種粘結(jié)劑與基炸藥之間均存在著一定強(qiáng)度的氫鍵;另外,三種粘結(jié)劑能在一定程度上改善CBNT的力學(xué)性能,使其剛性均有所減弱,延展性和韌性增強(qiáng),其中以F_(2311)的效果最佳。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ560.1
【圖文】：

1 緒論的及意義一直以來是人們所關(guān)心的話題。隨著技術(shù)的不斷發(fā)，當(dāng)炸藥的能量較高時(shí)，伴隨著的往往是較高的感安全性。所以為了降低炸藥的感度，在保證炸藥高鈍感炸藥的設(shè)計(jì)與研究就顯得尤為重要。通常對(duì)高的基礎(chǔ)上，通過改善炸藥的晶體形貌、制備高聚物降低其感度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高能鈍感的目的�；�-3,3’-聯(lián)-1,2,4-三唑碳酰肼鹽，是近幾年合成出的具NT,分子式 C5H10N14O5，相對(duì)分子質(zhì)量 346，理論最大熔點(diǎn)未知，其結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。

CBNT 的分子結(jié)構(gòu)和晶胞結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。優(yōu)化后的溶劑分子見圖 2.2（a）CBNT 的分子結(jié)構(gòu) （b）CBNT 的晶胞結(jié)構(gòu)圖 2.1 CBNT 的分子結(jié)構(gòu)和晶胞結(jié)構(gòu)二甲基甲酰胺 二甲基亞砜 乙醇 乙腈

FDH方法和Growth Morphology方法分別計(jì)算得到CBNT在真空下的所示，他們的長徑比分別為 3.24、2.87。其中，通過 Growth MorphT 在晶體形態(tài)學(xué)上共有四個(gè)重要晶面，分別為：（020）、（011）、（10-1）附著能、表面面積等特征數(shù)據(jù)如表 2.2 所示。其中，（020）晶面有最格面間距，分別為 46.12%和 1.29nm，剩余（011）、（10-1）和（11分別為：31.77%、14.00%和 8.11%，這表明在在晶體形態(tài)學(xué)上晶面重要性。同時(shí)，晶面（110）具有最小的晶面附著能，（020）晶面則著能，這表明晶面（110）的生長需要更少的能量故他的生長速率最的生長需要更多的能量故他的生長速率最慢，晶面的生長速率越快越小，所以在 CBNT 晶體中，（020）晶面具有最大的晶面面積而（積最小。

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10 翟

本文編號(hào)：2760245