1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）,是一種新型高能鈍感單質(zhì)炸藥,在不敏感彈藥中具有良好的應(yīng)用前景。然而,目前合成所得FOX-7顆粒品質(zhì)不佳,主要體現(xiàn)在顆粒形貌不規(guī)則,顆粒粒徑大以及粒度分布寬等方面,限制了其在新型混合炸藥中的應(yīng)用。本文著眼于含能材料噴射結(jié)晶技術(shù),采用計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics）的方法,在對噴射結(jié)晶器內(nèi)湍流場數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,通過自主設(shè)計(jì)搭建的噴射結(jié)晶設(shè)備,對FOX-7晶體的噴射結(jié)晶過程進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并對所制備FOX-7產(chǎn)品的形貌、粒徑分布、晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及機(jī)械感度進(jìn)行了表征與測試。主要內(nèi)容如下:（1）噴射結(jié)晶器混合腔的結(jié)構(gòu)對內(nèi)部流場湍流混合情況影響較大,選擇與混合腔出入口相關(guān)的四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)為研究對象,每個(gè)參數(shù)設(shè)置四個(gè)水平,設(shè)計(jì)L₁₆（4⁴）正交試驗(yàn)。利用Gambit 2.4.6軟件建立16個(gè)噴射結(jié)晶器幾何對稱模型,并對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,同時(shí)設(shè)置一定的網(wǎng)格間隔以保證足夠的網(wǎng)格數(shù)量和精度。通過EquiAngle Skew和EquiSize Skew兩個(gè)指標(biāo)對網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

FOX-7準(zhǔn)三維網(wǎng)格及其形成機(jī)理

中北大學(xué)學(xué)位論文52010年，Huang等[30]采用噴霧冷凍干燥技術(shù)（sprayfreeze-dryingtechnique）制得了具有一維納米結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)三維網(wǎng)格，X射線衍射結(jié)果表明不同F(xiàn)OX-7濃度制備得到的晶體具有相同的XRD曲線，與原料相一致，且高濃度有利于得到高結(jié)晶度的產(chǎn)品。不同濃度的FOX-7溶液得到的產(chǎn)品如圖1-2（a）和（b）所示，其可能的形成機(jī)理如圖1-2（c）所示，稀溶液與高濃度溶液影響了網(wǎng)格的形成與否，主要是由于高濃度溶液過飽和后結(jié)晶得到高穩(wěn)定性的大尺寸顆粒，不易發(fā)生自組裝過程而無法形成網(wǎng)格。熱分析表明顆粒尺寸越小，其熱分解溫度更低，但分解速率更高。對濃度為2.0g·L-1的FOX-7溶液得到的納米顆粒進(jìn)行靜電火花感度測試，其50%臨界點(diǎn)火電壓（V50）和50%臨界點(diǎn)火能量（E50）分別為13.19kV和2.65J，均低于原料的測試值（分別為16.42kV和4.11J），這是由于納米顆粒表面能較高，對刺激更加敏感。2012年，Mandal等[31]利用膠束納米反應(yīng)器（micellarnanoreactor）制備得到亞微米級別的類球形FOX-7顆粒，且FOX-7顆粒的形貌和尺寸隨水/表面活性劑摩爾比的改變而有所不同。與原料相比，其撞擊感度和摩擦感度并無明顯改善，作者將原因歸結(jié)于小尺寸FOX-7顆粒表面積的增加導(dǎo)致其反應(yīng)活性增強(qiáng)。同時(shí)，DSC結(jié)果曲線表明了加熱過程中FOX-7晶型的兩次轉(zhuǎn)變（α型→β型以及β型→γ型）。圖1-3微乳液中球形FOX-7的形成機(jī)理[31]Figure1-3MechanismsfortheformationofsphericalFOX-7inmicroemulsion2013年，Cai等[32]利用中孔碳材料FDU-15合成了受限條件下的FOX-7納米晶體（C-43.8，表示FOX-7/FDU-15復(fù)合材料中FOX-7所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為43.8%），如圖1-4

中北大學(xué)學(xué)位論文6所示。熱性能測試結(jié)果表明FDU-15可以改善其納米通道內(nèi)部FOX-7的熱穩(wěn)定性，且能量釋放效率更高。感度測試表明，C-43.8對撞擊和摩擦作用不敏感，對靜電火花也很鈍感（V50>37kV，E50>20J），不僅比FOX-7原料鈍感（V50=13.13kV，E50=2.642J），甚至比TATB更鈍感（V50=34.12kV，E50=17.75J）。圖1-4FOX-7/FDU-15主/客體含能復(fù)合材料Figure1-4FOX-7/FDU-15host/guestenergeticcomposites2014年，Gao等[33]采用超聲波噴霧輔助靜電吸附法（ultrasonicspray-assistedelectrostaticadsorptionmethod，USEA）制備得到平均粒徑340nm的類球形FOX-7顆粒（粒徑分布范圍為200nm~450nm）和平均粒徑78nm的塊狀FOX-7顆粒（粒徑分布范圍為30nm~200nm），如圖1-5所示。DSC和TG熱分析表明納米FOX-7顆粒的分解速率更高、能量釋放速率更高，作者將該現(xiàn)象歸因于納米FOX-7顆粒較少的晶格缺陷和較低的內(nèi)部應(yīng)力。（a）亞微米FOX-7（b）納米FOX-7圖1-5UESA法制備的FOX-7顆粒Figure1-5FOX-7particlespreparedbyUSEAmethod2018年，劉璐[34]測量了不同的純?nèi)軇┖投旌先軇┲蠪OX-7的溶解度，得出FOX-7在不同溶劑中的溶解度大小順序?yàn)镈MSO>NMP>DMF>DEF>γ-丁內(nèi)酯>環(huán)己酮>

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3386136