3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAOAF)是一種標準生成焓高、耐熱性好的鈍感高能炸藥。其爆轟臨界直徑較小,高壓短脈沖響應閾值較低,有望在沖擊片雷管中獲得應用。但是實驗直接合成的DAOAF純度不高、顆粒度較大、晶體通常呈片狀,不能直接用于沖擊片雷管裝藥,需要對其進行晶體改性。利用超細化重結(jié)晶技術(shù)可以獲得高純度、超細的DAOAF粒子。本文通過溶劑非溶劑法實驗研究,確定了超細化DAOAF較佳工藝:DAOAF溶液(0.03g/mL)緩慢滴加到水(400mL,8℃)中,得到0.3μm-0.5μm粒度范圍內(nèi)的黃色立方體DAOAF粒子。在超細化重結(jié)晶基礎(chǔ)上,研究了DAOAF自組裝技術(shù),通過原位自組裝實現(xiàn)了DAOAF二次粒子形態(tài)精確控制,獲得了具有高純度、不同形狀和結(jié)構(gòu)的DAOAF粒子。結(jié)合模擬計算,基于蒸發(fā)法,實驗了DAOAF在不同極性溶劑中的自組裝過程,最終確定了采用二甲基亞砜(DMSO)可得到具有多孔結(jié)構(gòu)的DAOAF晶球,推導其自組裝機制為:隨著DMSO緩慢蒸發(fā),使得溶液過飽和從而引起初級成核得到超細DAOAF粒子,由于超細DAOAF粒子具有高表面能,小顆粒彼此團聚成大顆粒。隨著結(jié)晶延續(xù),溶液中的晶核通過過飽和驅(qū)動力促使團聚后的小顆粒繼續(xù)生長,并產(chǎn)生更多的團聚體。不斷重復這一過程,最終組裝成了具有多孔聚合結(jié)構(gòu)的晶球DAOAF粒子。為了解決DAOAF能量過低的問題,采用DAOAF包覆高能炸藥提高體系能量的思路制備了限域自組裝球殼型DAOAF。研究了不同類型表面活性劑及攪拌速度對DAOAF形貌的影響,最終獲得限域自組裝球殼DAOAF,確定了較佳工藝條件:在非溶劑中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP),控制攪拌速度為280r/min,并提出限域自組裝機制為:PVP在適當?shù)臄嚢杷俣认略谒行纬汕蛐文z束,表面親水基與DAOAF形成氫鍵,最終形成球殼形DAOAF。用掃描電子顯微鏡(SEM),X-射線粉末衍射儀(XRD)及差示掃描熱量法(DSC)對制備的不同形貌的DAOAF的形貌,粒度,晶體結(jié)構(gòu)以及熱穩(wěn)定性進行了表征及分析。XRD結(jié)果表明:超細化或細化自組裝得到的DAOAF晶體,其晶型均未發(fā)生改變,并且自組裝過程中晶體取向發(fā)生了改變。DSC結(jié)果表明:球殼形DAOAF熱分解表觀活化能較原料DAOAF降低10.76 kJ/mol,熱爆炸臨界溫度降低了2.66℃。球晶DAOAF與細化DAOAF熱分解表觀活化能比原料DAOAF分別提高18.50 kJ/mol與14.61kJ/mol,熱爆炸臨界溫度比原料分別升高了5.01℃與4.69℃,表明球殼形DAOAF活性最大。本項研究首先利用超細粒子制備技術(shù)實現(xiàn)了DAOAF炸藥晶體的超細化和高純化,然后利用自組裝技術(shù)得到了多孔聚合結(jié)構(gòu)的DAOAF晶球和球殼形的DAOAF,實現(xiàn)了DAOAF的形態(tài)/結(jié)構(gòu)控制。本研究所得樣品有望長期保持超細DAOAF粒子的活性,研究成果可為DAOAF在沖擊片雷管中的應用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
【學位單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ560.1
【部分圖文】：

微/納多級結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方法示意圖

高比表面積的微納米含能材料多級結(jié)構(gòu)。多級結(jié)構(gòu)材料，是由納米級別的顆粒、片狀或者棒狀組裝而成的三維微米結(jié)構(gòu)，同時具備了納米和微米的優(yōu)點，得到了科學家的關(guān)注，在各個領(lǐng)域都有著廣泛的前景。圖 1-1 微/納多級結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方法示意圖Fig1-1. Schematic diagram of micro/nano multilevel structure construction method程敏敏[10]研究由納米尺度的結(jié)構(gòu)單元組裝而成微米尺度的復合結(jié)構(gòu)。將這一理念應用于改善 HMX 的缺點，提高 HMX 的各方面性能。其中該實驗最難之處就是對 HMX晶體的形貌以及結(jié)構(gòu)的調(diào)控(圖 1-2)。

時所得 ANPZ 微納米結(jié)構(gòu)的低倍和高倍 SEM 圖，(a, b(e, f) 30 小時 and high power SEM images of ANPZ microstructure werreaction times，(a, b) 12h, (c, d) 21h, (e, f) 30h等[12]采用噴霧冷凍干燥技術(shù)，以微米 FOX-7 作為的 FOX-7 三維網(wǎng)格納米結(jié)構(gòu)，簡單調(diào)控原料的濃。FOX-7 納米結(jié)構(gòu)的熱性能展現(xiàn)出小尺寸依賴效OX-7 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可能的形成過程。
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本文編號：2874918