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硝胺炸藥降感技術(shù)的研究進(jìn)展

2018-12-13 12:34賈新磊侯聰花王晶禹譚迎新張園萍
火炸藥學(xué)報(bào) 2018年4期
關(guān)鍵詞:感度共晶研磨

賈新磊,侯聰花,王晶禹,譚迎新,張園萍,李 超

(1. 中北大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,山西 太原 030051;2. 濱州學(xué)院化工與安全學(xué)院,山東 濱州 256600)

引 言

隨著科學(xué)技術(shù)及武器系統(tǒng)的不斷發(fā)展,武器火力系統(tǒng)要求彈藥在保證高精度、猛威力、遠(yuǎn)射程的同時(shí)還必須保證其在多種環(huán)境中可以保持較高的安全性,彈藥的高能鈍感化發(fā)展是滿(mǎn)足武器系統(tǒng)需要的一種有效途徑[1-2]。硝胺炸藥(RDX、HMX、CL-20等)具有性能穩(wěn)定,能量密度高等特點(diǎn),被應(yīng)用于陸、海、空軍武器以及爆炸裝置的能源,但具有較高的機(jī)械感度,在貯存、運(yùn)輸、應(yīng)用過(guò)程中存在較大的安全隱患。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都對(duì)硝胺類(lèi)炸藥的降感處理進(jìn)行了研究[3-5],本文從硝胺炸藥的細(xì)化(核生長(zhǎng)法和超細(xì)粉碎法)、包覆(物理包覆法和化學(xué)包覆法)、共晶(溶液合成法和固體合成法)3個(gè)技術(shù)層面歸納了硝胺類(lèi)炸藥的降感方法,并指出其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 硝胺炸藥的降感技術(shù)

1.1 細(xì)化技術(shù)

1.1.1 核生長(zhǎng)法

核生長(zhǎng)法即通過(guò)控制晶體成核生長(zhǎng)的條件,制定特定尺寸的超細(xì)粒子的方法。它主要是將處于溶液中的分子或粒子通過(guò)結(jié)晶方法得到顆粒更小的粒子的過(guò)程,在硝胺炸藥的應(yīng)用方面主要有重結(jié)晶法、微乳液法和溶膠-凝膠法。

重結(jié)晶法[6]一般包括晶核生長(zhǎng)和晶體生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程。它通過(guò)改善晶粒結(jié)構(gòu)完整性和晶粒均勻性,阻止活性中心的形成來(lái)達(dá)到降感的目的,因此在含能材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。劉飛等[7]用重結(jié)晶法制備了球形化效果良好的HMX,得到DMF-水球形化重結(jié)晶HMX的最佳工藝條件,所得粒子密度及熱安定性均有明顯的提高;劉萌等[8]綜述了當(dāng)前重結(jié)晶法降低硝胺類(lèi)高能化合物的研究進(jìn)展,并指出了形態(tài)規(guī)整、球形化、超細(xì)化及內(nèi)部質(zhì)量控制是重結(jié)晶法降低硝胺類(lèi)炸藥感度的主要途徑;Hachiro Nakanishi等[9]提出了一種制備條件溫和的新方法,并用該方法成功制備出不同粒徑的有機(jī)納米微晶。

微乳液法[10]是指兩種互不相溶的連續(xù)介質(zhì)被表面活性劑雙親分子分割成微小空間形成微型反應(yīng)器,反應(yīng)器的大小可控制在納米級(jí)范圍,炸藥的結(jié)晶過(guò)程在微型反應(yīng)器中進(jìn)行,空間上的封閉性限制了炸藥粒子成核、生長(zhǎng)、聚結(jié)、團(tuán)聚的過(guò)程,從而形成一定狀態(tài)結(jié)構(gòu)的納米粒子。王敦舉等[11]采用反相微乳液法制備了粒徑100~200nm的HMX微球,并對(duì)制備微球的影響因素進(jìn)行分析;楊眉等[12]采用反相微乳液法制備了納米R(shí)DX,并研究了水與表面活性劑的摩爾比、不同RDX濃度、不同油相、不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)結(jié)果的影響;陶俊等[13]以超細(xì)炸藥的制備為主線(xiàn),對(duì)微乳液法制備超細(xì)炸藥的機(jī)理、細(xì)化過(guò)程的影響因素等進(jìn)行了歸納總結(jié)。

微乳液技術(shù)在制備無(wú)機(jī)和有機(jī)納米材料方面都取得了一定的進(jìn)展,但由于炸藥本身的性質(zhì),微乳液法制備超細(xì)炸藥的工藝僅停留在初級(jí)階段,而在超細(xì)炸藥應(yīng)用方面的研究?jī)H停留在理論階段。

溶膠-凝膠法[14]是一種條件溫和的材料制備方法。它以無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽作為前驅(qū)體,在液相中將這些原料均勻混合,并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng),在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系,溶膠經(jīng)過(guò)陳化,膠粒間緩慢聚合,形成一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠,經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)固化制備出納米材料。溶膠-凝膠法不僅可以將含能材料的粒徑控制在納米級(jí),而且可以對(duì)炸藥粒子的組分以及形貌進(jìn)行控制。此外,在常溫下凝膠化低溫干燥避免了粒子的降級(jí),容易澆注成型,所需儀器簡(jiǎn)單。但溶膠-凝膠法也不可避免地存在一些問(wèn)題:原料金屬醇鹽成本較高;整個(gè)溶膠-凝膠制作周期比較長(zhǎng);在干燥過(guò)程中,由于殘留空洞的存在會(huì)有氣體逸出,使得制備材料產(chǎn)生收縮現(xiàn)象。T.M.Tillotson等[15]采用溶膠-凝膠法研究RDX粒子,制備出的RDX氣體凝膠或干凝膠的安全性能明顯提高;姜夏冰等[16]采用提拉法和手工旋轉(zhuǎn)涂抹法制備出粒徑分布在3~5μm、呈塊狀的新型膜狀傳爆藥;宋小蘭等[17]利用溶膠-凝膠法制備出粒徑小于100nm的RDX粒子,其撞擊感度及摩擦感度較原料RDX有所降低,且納米R(shí)DX比原料RDX更容易發(fā)生熱分解。

1.1.2 超細(xì)粉碎法

超細(xì)粉碎法是通過(guò)某種手段對(duì)大尺寸顆粒進(jìn)行粉碎以達(dá)到減小粒徑的方法。它通過(guò)對(duì)物質(zhì)施加一定強(qiáng)度的摩擦力、剪切力、碰撞等作用力,使得粒子之間發(fā)生崩裂破碎,經(jīng)過(guò)反復(fù)作用力使得粒子的棱角摩擦光滑,粒徑變小。該方法在硝胺炸藥細(xì)化方面的應(yīng)用主要有高速撞擊流粉碎法和球磨粉碎法。

高速撞擊流粉碎法[18]通過(guò)兩束相向炸藥溶液的碰撞,產(chǎn)生一個(gè)壓力極高、分布相對(duì)較窄的高度湍流區(qū),炸藥粒子在此區(qū)域里產(chǎn)生相對(duì)較強(qiáng)的碰撞、粉碎,在粒子互相摩擦產(chǎn)生的擠壓力和剪切力的作用下完成整個(gè)粉碎過(guò)程。高速撞擊流方法制備超細(xì)顆粒的特點(diǎn)是:粉碎粒度小、分布窄;不易混入其他物質(zhì);制備時(shí)間短、制備效率高;在制備過(guò)程中撞器結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)、加載壓力、顆粒分散性等因素都會(huì)影響最終顆粒的大小以及分布程度。張小寧等[19]利用高速撞擊流技術(shù)制備出亞微米級(jí)超細(xì)炸藥顆粒,并對(duì)原理做出簡(jiǎn)介,分析了加載壓力以及處理次數(shù)對(duì)炸藥顆粒及粒度分布的影響;陳潛等[20]利用高速撞擊流量法在不同的工藝條件下制備了超細(xì)HMX,制備的粒子粒徑達(dá)到100nm,重點(diǎn)研究了分散劑和制備工藝條件對(duì)HMX粒徑的影響。

球磨粉碎法[21]是利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng),使硬球?qū)υ线M(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊、研磨和攪拌,使其粉碎為納米級(jí)顆粒的方法。機(jī)械粉碎法分為兩類(lèi):第一類(lèi)為干法,將一定量的炸藥通過(guò)傳送帶-球磨機(jī)-振動(dòng)螺旋機(jī)-卸料嘴管,從而制備超細(xì)粉體;第二類(lèi)為濕法,把炸藥、液體和不同的添加劑進(jìn)行混合,通入球磨機(jī)進(jìn)行研磨。劉宏英等[22]用LS型流能粉碎機(jī),對(duì)炸藥進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)制備了大量粒徑7~8μm的炸藥,但該粉碎設(shè)備不能使韌性炸藥細(xì)化到5μm以下;楊濤等[23]使用連續(xù)球磨混合工藝對(duì)TNT炸藥的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行研究,拓寬了原料硝酸銨的選擇范圍;馮蒙蒙等[24]用機(jī)械球磨法制備了超細(xì)HMX并研究了工藝流程中溫度、介質(zhì)、漿料濃度、研磨球大小等對(duì)HMX形貌的影響,得出了超細(xì)化HMX的最佳工藝條件。

隨著球磨制備工藝的日益完善及納米材料產(chǎn)業(yè)化的迅速發(fā)展,球磨法將進(jìn)一步發(fā)揮其工藝簡(jiǎn)單、成本低、效率高的優(yōu)勢(shì);但在含能材料的球磨過(guò)程中,隨著球磨時(shí)間的增加,球磨機(jī)料筒內(nèi)局部會(huì)出現(xiàn)高溫和高壓現(xiàn)象,一方面安全性能不高,另一方面,晶粒被激活可能會(huì)發(fā)生一些物理化學(xué)反應(yīng)(如晶型的轉(zhuǎn)變等)[25]。

1.2 包覆技術(shù)

1.2.1 物理包覆法

物理包覆法主要是通過(guò)吸附、吸著或通過(guò)外力作用使得固體炸藥粒子表面形成一定的包覆層。常見(jiàn)的物理包覆方法有水懸浮法、機(jī)械研磨法、噴霧干燥法、超臨界法、相分離法。

水懸浮法[26]是實(shí)驗(yàn)室包覆硝胺炸藥降低感度的常用方法,首先,制備炸藥-水懸浮液,將包覆材料用有機(jī)溶劑溶解制成黏結(jié)劑溶液。隨后,向炸藥-水懸浮液中緩慢加入黏結(jié)劑溶液制成混合懸浮液,通過(guò)升高溫度,抽真空方法將有機(jī)溶劑蒸發(fā)使得包覆材料析出,并均勻分布在炸藥粒子的表面完成包覆過(guò)程。在含能材料領(lǐng)域,水懸浮法制備復(fù)合粒子又可以分為多種,如水懸浮-蒸餾法、水懸浮-高溫滴加法、水懸浮-熔融法等。由于包覆過(guò)程在水中進(jìn)行,這種包覆方法具有工藝安全、簡(jiǎn)單易操作、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)。金韶華等[27]用水懸浮法選用不同的包覆材料,如氟橡膠和丁腈橡膠,對(duì)ε-HNIW進(jìn)行包覆,并分析了鈍感效果及包覆工藝對(duì)樣品撞擊感度的影響;陳建等[28]為獲得高能低感傳爆藥,以HNIW為主體炸藥,用水懸浮法制備了X-HNIW為基的傳爆藥,包覆后樣品撞擊感度的特征落高比原來(lái)增加了27cm。

機(jī)械研磨法[29]是將包覆材料和推進(jìn)劑固體填料在一定的介質(zhì)條件下于球磨機(jī)研磨,使得其在機(jī)械力的作用下發(fā)生晶格的缺失和晶界的重新組合,在氫鍵、范德華力等分子間力的作用下不同的原子互相滲透、擴(kuò)散,使包覆材料附著在炸藥顆粒表面。機(jī)械研磨法具有操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、成本低廉、可持續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),但其可能會(huì)造成晶型被破壞、晶體表面缺陷增多、包覆層不均勻的缺點(diǎn),限制了其應(yīng)用。

噴霧干燥法[30]是系統(tǒng)化技術(shù)應(yīng)用于物料干燥的一種方法。在干燥室中將稀料經(jīng)霧化后與熱空氣接觸,水分迅速汽化,即得到干燥產(chǎn)品。該法能直接使溶液、乳濁液干燥成粉狀或顆粒狀制品,可省去蒸發(fā)、粉碎等工序。石曉峰等[31]以NC為黏結(jié)劑、RDX為主體炸藥,采用噴霧干燥法制備了RDX/NC超細(xì)復(fù)合含能微球,并對(duì)其性能進(jìn)行了分析。

噴霧干燥技術(shù)形成的包覆層通常較薄,為單分子層或多分子層。改性的效果主要取決于溶液對(duì)改性顆粒的潤(rùn)濕性、所選的包覆材料和干燥塔的進(jìn)出口溫度。采用噴霧干燥技術(shù)對(duì)硝胺炸藥顆粒進(jìn)行表面改性,可采用惰性氣體作為保護(hù)氣,以保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性。這種方法由于可以批量工業(yè)化生產(chǎn),所以具有非常好的應(yīng)用前景。

超臨界法[32]能實(shí)現(xiàn)溶劑與改性顆粒的快速?gòu)氐追蛛x,對(duì)產(chǎn)品和環(huán)境不會(huì)造成任何污染,因此在含能材料領(lǐng)域具有較大的研究和應(yīng)用價(jià)值。 Braud等[33]最早成功運(yùn)用超臨界流體技術(shù)實(shí)現(xiàn)包覆改性,他們運(yùn)用RESS過(guò)程成功地在晶體載體表面鍍了一層氧化鋁膜;張樹(shù)海等[34]用同樣的方法對(duì)RDX和HMX的包覆進(jìn)行了改性,結(jié)合表面活性劑改性技術(shù),成功實(shí)現(xiàn)了鎂粉和較粗顆粒硝胺炸藥的包覆改性;Sunol等[35]通過(guò)控制溫度、壓力等條件,改變?nèi)芙庠诔R界流體中包覆劑的溶液度,使得包覆劑懸浮在超臨界流體中的含能材料顆粒表面原位析出,在炸藥顆粒表面形成了一層薄膜。

相分離法[36]是一種較為簡(jiǎn)便的微結(jié)構(gòu)聚合物制備方法,通過(guò)改變表面活性劑的種類(lèi)、濃度和聚合物的種類(lèi),可以方便地控制所制備聚合物微球的形貌,常用的相分離法主要有溶劑蒸發(fā)法、結(jié)晶法、溶劑-非溶劑法、沉淀法。安崇偉等[37]為了降低HTPB/RDX復(fù)合推進(jìn)劑的機(jī)械感度,以一種高聚物(HP-2)為主要包覆劑,采用相分離法對(duì)其RDX填料進(jìn)行了表面包覆,并對(duì)樣品的包覆效果進(jìn)行了表征;Kim等[38]采用結(jié)晶法將NTO包覆在HMX表面,研究了不同溶劑、NTO溶液濃度、降溫速率等工藝條件對(duì)包覆后復(fù)合粒子粒度及形貌的影響;高元元等[39]為降低HMX的機(jī)械感度并維持其爆炸性能,采用相分離法用NTO包覆HMX并測(cè)試了其機(jī)械感度和爆速。

1.2.2 化學(xué)包覆法

化學(xué)包覆法是在一定的介質(zhì)中通過(guò)復(fù)分解、聚合反應(yīng)、高能處理等在固體粒子的表面形成包覆層。應(yīng)用于硝胺炸藥領(lǐng)域主要包括原位聚合包覆法和化學(xué)沉淀法。

原位聚合包覆法[40]是指借助乳化劑的作用,在機(jī)械攪拌或振蕩下,單體在水中形成乳液而進(jìn)行的聚合。乳液聚合反應(yīng)過(guò)程中聚合反應(yīng)和最終包覆在液相體系中進(jìn)行。其突出優(yōu)點(diǎn)是在顆粒表面包覆的同時(shí),對(duì)粒子的性能也有很大提高,對(duì)含能材料的降感起到了很好的效果。曾貴玉等[41]采用原位結(jié)晶包覆的方法,對(duì)HMX進(jìn)行改性處理得到晶體形貌完整、顆粒表面缺陷較少的復(fù)合粒子,撞擊感度和摩擦感度均有較大程度的降低;邊桂珍等[42]為了降低HMX的感度,用原位結(jié)晶法制備了BAMO-THF/HMX復(fù)合粒子,晶體質(zhì)量得到明顯改善;楊志堅(jiān)等[43]通過(guò)三聚氰胺甲醛樹(shù)脂用原位聚合法對(duì)HMX、CL-20、RDX進(jìn)行微膠囊化處理,得到的復(fù)合粒子感度明顯降低。

化學(xué)沉淀法[44]是利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的一種方法。它依靠?jī)煞N物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀后,在沉淀顆粒分子間作用力以及外界驅(qū)動(dòng)力作用下吸附于炸藥粒子表面,形成包覆顆粒。如用氣相沉積法與剛制出的硝胺炸藥顆粒在氣流中混合,經(jīng)一個(gè)細(xì)的噴嘴噴射到基片上,可以得到致密的納米顆粒薄膜,這種沉積可以看作是超細(xì)硝胺炸藥顆粒的一種新的儲(chǔ)運(yùn)方法。安崇偉[45]等以燃燒催化劑(硬脂酸鉛和鄰苯二甲酸鉛)為包覆劑,用化學(xué)沉淀法對(duì)硝胺炸藥進(jìn)行包覆,得出硬脂酸鉛對(duì)硝胺炸藥有明顯的降感作用,包覆后的RDX和HMX機(jī)械感度都大幅度降低;鐘華杰等[46]用化學(xué)沉淀法制備RDX/水楊酸鉛復(fù)合粒子,包覆后復(fù)合粒子熱安定性有明顯改善。

1.3 共晶技術(shù)

共晶技術(shù)[47-48]作為一種新的改性技術(shù),是將兩種或兩種以上的分子通過(guò)分子間非共價(jià)鍵(如氫鍵、范德華力和π…π鍵等)作用力,微觀結(jié)合在同一晶格中,形成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的多組分分子晶體。共晶的制備按照各組分的狀態(tài)可以分為溶液合成法和固體合成法。

1.3.1 溶液合成法

溶液合成法是目前最為常見(jiàn)的制備共晶的方法。用溶液合成法制備共晶時(shí),兩個(gè)分子結(jié)構(gòu)不僅需要有可以形成分子間氫鍵的官能團(tuán),而且各組分間的相互作用力要大于其他分子間的相互作用力,溶液合成法一般包括溶劑揮發(fā)法、降溫析晶法、溶劑-非溶劑法。

溶劑揮發(fā)法[49]是在同一溶劑下的兩種炸藥溶液中,若炸藥溶液富含硝基官能團(tuán),由于硝基官能團(tuán)的負(fù)電性,可以與其他炸藥分子形成氫鍵,且這兩種炸藥分子在溶劑中氫鍵之間的作用力要強(qiáng)于其他分子間的作用力,則通過(guò)揮發(fā)溶劑的方法可以得到炸藥共晶體。因此該方法要選擇合適的溶劑、共晶溫度以及速度和組分之間的化學(xué)計(jì)量比,避免炸藥或共晶客體單獨(dú)析出。Bolton等[50]利用揮發(fā)乙醇的方法制得了TNT和CL-20的共晶炸藥;Levinthal等[51]通過(guò)溶液結(jié)晶法得到了HMX/AP的共晶物,很好地解決了AP的吸濕性問(wèn)題;楊宗緯等[52]用糊精作為改性添加劑通過(guò)該方法制備了HNIW/TNT共晶炸藥,且共晶體具有較低的沖擊敏感度,HNIW的撞擊感度也明顯降低。

降溫析晶法[53]是將原料晶體溶解在一種溶劑中,然后利用降溫冷卻使溶液達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài),從而進(jìn)一步使溶質(zhì)分子結(jié)晶析出長(zhǎng)大的方法。降溫析晶法需要兩種炸藥分子在同一溶劑中的溶解度具有良好的一致性,且溶解度越相近,越能制備出滿(mǎn)足要求的含能材料晶體。降溫析晶法制備的共晶炸藥具有熱力學(xué)優(yōu)勢(shì),在降溫析晶過(guò)程中面臨著溶解和析出兩大問(wèn)題。郭長(zhǎng)艷等[54]在7種BTF共晶的制備與表征中,只有部分形成了共晶,分析得出是由于兩者的溶解度相差較大,出現(xiàn)了低溶解度物質(zhì)單獨(dú)析出的現(xiàn)象;周潤(rùn)強(qiáng)等[55]用降溫析晶法將尿素加入到RDX中,制得了RDX和硝酸脲的共晶炸藥,在降低RDX感度的同時(shí)很好地解決了RDX生產(chǎn)中廢硝酸的再利用問(wèn)題。

溶劑-非溶劑法[56]是以結(jié)晶學(xué)原理為依據(jù)的一種超細(xì)粉體制備方法。它需要先將兩種硝胺炸藥溶解到復(fù)合溶劑中,通過(guò)控制工藝條件,將溶液噴入或者在高速攪拌下滴入非溶劑中,由于溶解度的突然變化使得溶質(zhì)以極細(xì)的顆粒析出,然后將液相和固相分離并干燥,得到共晶炸藥。沈金朋等[57]通過(guò)溶劑-非溶劑法制備了HMX/TATB共晶炸藥,并對(duì)其性能進(jìn)行表征,HMX的機(jī)械感度有明顯地降低;陳云閣等[58]通過(guò)溶劑-非溶劑法制備了形貌良好、粒徑約為2μm的HMX/TATB共晶粒子,撞擊感度及熱性能有明顯改善,并通過(guò)理論預(yù)測(cè)共晶炸藥爆速比TATB原料提高19.4%,爆壓提高17.7%,HMX/TATB共晶炸藥滿(mǎn)足了當(dāng)代硝胺炸藥高能鈍感的發(fā)展要求。

溶劑-非溶劑法中溶劑的選擇是從溶液中獲得共晶的重要因素,因?yàn)槿軇┓肿佑锌赡苓M(jìn)入晶格與形成共晶物質(zhì)的前驅(qū)體先結(jié)合而影響最終的產(chǎn)物,也可能形成一些熱力學(xué)上可能存在的不同晶型的共晶化合物難以檢測(cè)和分離,從而使得從溶液中制備共晶受到阻礙,限制了該方法在含能材料中的應(yīng)用。

1.3.2 固體合成法

固體合成法[59]又稱(chēng)機(jī)械力化學(xué)法,主要包括研磨法和熔融結(jié)晶法。

研磨法[60]又分為無(wú)液干磨和加濕研磨。無(wú)液干磨是在研缽或球磨機(jī)中不加任何溶劑直接研磨來(lái)取得共晶的方法;加液濕磨是在共晶的過(guò)程中使用極少的溶劑,通過(guò)加液濕磨的方法,能夠促進(jìn)形成共晶的動(dòng)力學(xué)優(yōu)勢(shì),在液體存在的條件下加強(qiáng)了反應(yīng)速率,在用無(wú)液干磨法無(wú)法制備共晶時(shí),可以嘗試加液濕磨制備。Pedireddi等[61]通過(guò)固態(tài)研磨法制備了4-氯-3,5-二硝基苯甲酸和蒽的共晶及3,5-二硝基-4-甲基苯甲酸和蒽的共晶,但同時(shí)研究也發(fā)現(xiàn)無(wú)法通過(guò)研磨法制備3,5-二硝基苯甲酸和蒽的共晶;Jenniffer等[62]通過(guò)無(wú)液干磨的方法制備了乙酰唑胺/煙酰胺共晶體,并對(duì)共晶體的形貌及性能進(jìn)行表征。

研磨法是不同固體形態(tài)之間互變的常用方法。在球磨機(jī)或研缽中加入混合物,研磨后即可得到目標(biāo)共晶產(chǎn)物。固體研磨法是在機(jī)械力的作用下誘導(dǎo)反應(yīng)組分形成共晶。研磨時(shí)固體與固體的反應(yīng)能力取決于反應(yīng)組分的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性與移動(dòng)性。使用固體研磨法比溶液合成法更加綠色環(huán)保。但封閉的研磨環(huán)境易形成炸藥熱點(diǎn),存在較大的安全隱患,所以在含能材料領(lǐng)域無(wú)液干磨制備共晶炸藥的研究較少。

熔融結(jié)晶法[63]是根據(jù)兩種粒子之間凝固點(diǎn)的不同而實(shí)現(xiàn)分離和提純的方法,主要用于有機(jī)化合物的分離,且具有純度高、能耗低、不需要加入其他溶劑、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染等優(yōu)點(diǎn),熔融結(jié)晶技術(shù)多用于純化物質(zhì)而對(duì)結(jié)晶無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。洪東等[54]用熔融共晶法制備了1-硝基萘/TNT、1-硝基萘/苦味酸、1-硝基萘/MHN共晶體。

對(duì)于炸藥共晶的制備方法,目前文獻(xiàn)報(bào)道的大部分都是溶液合成法,近年來(lái)熔融法作為快捷高效的共晶制備方法備受藥劑學(xué)研究者的關(guān)注。相對(duì)于傳統(tǒng)的共晶制備方法,熔融結(jié)晶法具有生產(chǎn)效率高、無(wú)需有機(jī)溶劑、適合于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于較高熔點(diǎn)低分解溫度的藥物,熔融法容易導(dǎo)致藥物的分解,因此,限制了此方法在含能材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外硝胺炸藥(RDX、HMX、CL-20等)降感技術(shù)的論述,認(rèn)為未來(lái)硝胺炸藥具有向低敏感度、高能量密度、環(huán)境友好型、新能源化和球形化方向發(fā)展的趨勢(shì):

(1)低敏感度。低敏感度炸藥是坦克、軍艦、機(jī)載武器需求的重點(diǎn)彈藥,未來(lái)硝胺炸藥的發(fā)展必須滿(mǎn)足良好的化學(xué)穩(wěn)定性和物理安定性的低敏感度要求。

(2)高能量密度。對(duì)未來(lái)的許多火箭推進(jìn)系統(tǒng)及大多數(shù)常規(guī)彈頭和核彈頭,無(wú)論是為了增大能量輸出,還是為了提高可靠性和降低危險(xiǎn)性,都迫切需要發(fā)展高能量密度材料。

(3)環(huán)境友好型。研究炸藥的回收再利用技術(shù)、無(wú)公害處理技術(shù)以及三廢治理新技術(shù)和大力開(kāi)發(fā)三廢資源的新途徑,將是人們更加關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域。

(4)新能源化。發(fā)展新能源硝胺炸藥也是未來(lái)發(fā)展的一大趨勢(shì)。目前已發(fā)展的具有代表性的炸藥新能源技術(shù)主要有:液體炸藥、燃料空氣炸藥等,研究N原子族高能亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)是目前國(guó)際上考慮開(kāi)發(fā)的一種新能源。

(5)球形化。球形的硝胺炸藥能夠改善炸藥的感度、能量水平、加工性及填裝密度,球形硝胺炸藥與不規(guī)則形狀的炸藥相比,前者感度低、密度及能量輸出高,所以硝胺炸藥的球形化發(fā)展是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

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