3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAOAF)是一種標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)閾值較低,有望在沖擊片雷管中獲得應(yīng)用。但是實(shí)驗(yàn)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(jìn)行晶體改性。利用超細(xì)化重結(jié)晶技術(shù)可以獲得高純度、超細(xì)的DAOAF粒子。本文通過溶劑非溶劑法實(shí)驗(yàn)研究,確定了超細(xì)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(xì)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(shí)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(jì)算,基于蒸發(fā)法,實(shí)驗(yàn)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(dǎo)其自組裝機(jī)制為:隨著DMSO緩慢蒸發(fā),使得溶液過飽和從而引起初級(jí)成核得到超細(xì)DAOAF粒子,由于超細(xì)DAOAF粒子具有高表面能,小顆粒彼此團(tuán)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(dòng)力促使團(tuán)聚后的小顆粒繼續(xù)生長,并產(chǎn)生更多的團(tuán)聚體。不斷重復(fù)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(jī)制為:PVP在適當(dāng)?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(jìn)行了表征及分析。XRD結(jié)果表明:超細(xì)化或細(xì)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(xì)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(xiàng)研究首先利用超細(xì)粒子制備技術(shù)實(shí)現(xiàn)了DAOAF炸藥晶體的超細(xì)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(shí)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(xì)DAOAF粒子的活性,研究成果可為DAOAF在沖擊片雷管中的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ560.1
【部分圖文】：

微/納多級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)。多級(jí)結(jié)構(gòu)材料，是由納米級(jí)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(shí)具備了納米和微米的優(yōu)點(diǎn)，得到了科學(xué)家的關(guān)注，在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的前景。圖 1-1 微/納多級(jí)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(fù)合結(jié)構(gòu)。將這一理念應(yīng)用于改善 HMX 的缺點(diǎn)，提高 HMX 的各方面性能。其中該實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí) 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(hào)：2874918