六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20)是目前能量最高的單質炸藥之一,以其優(yōu)良的氧平衡、爆速、爆壓以及熱穩(wěn)定性被認為是最具潛力取代目前軍用主炸藥HMX的高能炸藥,但由于其較高的撞擊感度以及昂貴的生產(chǎn)成本,嚴重限制了其應用前景。共晶技術在含能領域的成功應用為CL-20的降感研究提供了新的方向。經(jīng)過研究者的不懈努力,雖然幾種性能優(yōu)異的CL-20基共晶被成功制備,但共晶的形成機理并沒有得到研究者的廣泛重視,從而導致含能共晶發(fā)展較為緩慢。本論文就共晶研究過程中出現(xiàn)的共晶制備方法以及共晶設計理論等問題開展了共晶形成機理的相關研究。本論文的主要內(nèi)容如下:1.利用SEM,XRD定性和定量分析系統(tǒng)的探究了有水和無水條件下CL-20/HMX共晶的形成過程,結果發(fā)現(xiàn)CL-20/HMX共晶的形成過程中經(jīng)歷了明顯的CL-20和HMX分相結晶以及由分相結晶向共晶相轉化的熱力學平衡過程,而水分子的存在只改變了共晶的形成過程,但沒有影響共晶的形成結果。此外,二次成核產(chǎn)生的細小晶核被證明是由CL-20和HMX分相結晶向CL-20/HMX共晶轉化的關鍵因素。本實驗還通過微溶介質轉化實驗以及熱力學計算等手段證明了該形成機理的可靠性。2.通過探究在不同溶劑體系以及結晶速率下CL-20/TNT共晶的形成過程,發(fā)現(xiàn)改變?nèi)軇w系以及結晶速率可以調整溶質的成核順序進而影響共晶形成過程。成核濃度以及介穩(wěn)區(qū)寬度是改變?nèi)苜|成核順序的關鍵因素。3.在上述共晶形成機理研究中發(fā)現(xiàn)成核順序是共晶形成過程的主要影響因素,共晶優(yōu)先于組分成核是最理想的成核順序,而在組分優(yōu)先成核的情況下可以通過加快二次成核速率來促進分相結晶向共晶相轉化�；诖私Y論,此實驗設計并通過旋轉蒸發(fā)儀獲得了快速結晶產(chǎn)物CL-20/TNP共晶,并借助PXRD、FT-IR、SSNMR和TG-DSC等方法對該共晶的晶體結構進行了表征。此研究揭示了共晶在溶液中形成的影響因素,有利于更好地理解共晶的形成機理。4.除此之外,本實驗嘗試在高溫條件下制備共晶。但由于實驗條件有限等原因,并沒有得到理想的結果,這將成為對共晶下一步研究的重點。
【學位單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ560.1
【部分圖文】：

1 緒論炸藥是武器裝備的能量載體，也是制約武器裝備生存能力的薄弱環(huán)節(jié)而對于現(xiàn)有的通用炸藥，如 1,3,5-三硝基甲苯（TNT）、1,3,5-三硝基-1,三氮雜環(huán)己烷（RDX）及 1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮雜環(huán)辛烷(HMX)為適用于所有武器，但它們所填裝的彈藥在受到撞擊或沖擊時引發(fā)的船舶飛行器或火車爆炸事故接連發(fā)生。例如 1967 年，美國 Forrestal 航空母艦枚機載火箭意外點火引起了嚴重的火災和軍械庫爆炸事故，導致134人死161 人受傷以及 21 架飛機徹底毀壞，43 架嚴重受損的后果（圖 1-1）；此1969 年 Oriskany 航母和 1981 年 Ninitz 也發(fā)生過類似的彈藥意外爆炸事造成不同程度的人員和經(jīng)濟損失[1]。面對一次次嚴重的教訓，研究高能量度炸藥成為適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的必要條件，也成為火炸藥領域工作者們的一個大科研挑戰(zhàn)。只有研制和開發(fā)性能優(yōu)越的鈍感高能炸藥，才能為設計高安性、低易損性的武器提供必要的條件。

但炸藥的能量和安全性之間一直以來存在著難以調和的矛盾(圖1-2)，綜合考慮它們能量和安全性以及成本等因素，其應用前景均受到了約束，因此合成新型低感度高能量密度炸藥的研究面臨著巨大的挑戰(zhàn)。圖 1-2 含能分子能量和安全性之間存在固有矛盾Fig. 1-2 The inherent contradiction between energy and safety of energetic molecules由此可見，通過設計和合成新型的炸藥分子是一種最直接的從根本上解決炸藥的能量和安全性之間矛盾的方法，但由于炸藥分子綜合性能的不可預知性使得設計和合成新型的高能頓感炸藥分子顯現(xiàn)出效率低，周期長等弊端。為此，對現(xiàn)有高能炸藥的改性研究顯得尤為重要。

西南科技大學碩士研究生學位論文 第12頁形成較強的 π–π 堆積相互作用，因此在分子堆積和排列上呈現(xiàn)出近似于平的層狀結構，而 TNB、CL-20 屬于多硝基芳香化合物，其硝基可以與 TNT 苯環(huán)產(chǎn)生較強的 p–π 堆積和氫鍵相互作用，不同晶體結構中顯示出不同的子間相互作用力協(xié)同作用，因此晶體中分子的堆積和排列方式也發(fā)生了改變多呈現(xiàn)鋸齒狀的形式排列。
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本文編號：2886710