兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (7): 1985-1992.doi: 10.12382/bgxb.2022.0228
李强1,2, 陈令1,2, 甘怀银1,2, 朱永晨1,2, 何卫东1,2,*()
收稿日期:
2022-04-06
上线日期:
2023-07-30
通讯作者:
LI Qiang1,2, CHEN Ling1,2, GAN Huaiyin1,2, ZHU Yongchen1,2, HE Weidong1,2,*()
Received:
2022-04-06
Online:
2023-07-30
摘要:
通过静电喷雾干燥技术,以黑索金(RDX)、纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)为原料,以丙酮为溶剂,制备一种新型的RDX@NGEC核-壳结构纳米复合含能材料。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和拉曼光谱,对复合粒子的结构和组成进行表征;采用差示扫描量热法,通过Kissinger和Ozawa两种方法分别对复合材料的热分解反应动力学和热力学进行分析;另外进行撞击和摩擦感度实验研究其机械性能。研究结果表明:采用静电喷雾法制备的RDX@NGEC复合粒子形貌均匀且呈球形,具有典型的核壳结构;与原料RDX相比,复合粒子的热分解表观活化能从122.050kJ/mol提高到131.701kJ/mol,且随着NGEC含量的增加活化能逐渐增大;其中10%质量分数NGEC的添加,复合粒子的热爆炸临界温度由513.696K提高到524.989K。机械感度研究表明:NGEC可以作为有效的缓冲层赋予RDX良好的钝感效果,当比例为2∶8时撞击和摩擦感度的降低幅度最大分别可达44.1%,24.8%,安全性能大大提高。
李强, 陈令, 甘怀银, 朱永晨, 何卫东. 静电喷雾法制备纳米复合含能材料RDX@NGEC及性能[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 1985-1992.
LI Qiang, CHEN Ling, GAN Huaiyin, ZHU Yongchen, HE Weidong. Electrostatic Spraying Preparation and Performance of Nanocomposite Energetic Material RDX@NGEC[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(7): 1985-1992.
图6 NGEC、RDX、RDX@NGEC-1、RDX@NGEC-2和n-RDX在不同加热速率下的DSC轨迹图(上)和Kissinger、Ozawa(下)法热力学计算的线性拟合图
Fig.6 DSC trajectories (top) of NGEC, RDX, RDX@NGEC-1, RDX@NGEC-2 at different heating rates and the linearity of the thermodynamic calculations by Kissinger and Ozawa (bottom) methods, respectively Fitting graph
样品 | Tp/K | 热力学参数 | 动力学参数 | 热稳定性 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ΔH≠/ (kJ·mol-1) | ΔG≠/ (kJ·mol-1) | ΔS≠/ (J·mol-1·K-1) | Ea/(kJ·mol-1) Kissinger | Ea/(kJ·mol-1) Ozawa | lnAk | k | Tb/K | ||
NGEC | 465.3 | 133.063 | 122.840 | 21.970 | 136.931 | 137.898 | 33.545 | 0.157 | 479.245 |
RDX | 495.72 | 117.929 | 131.285 | -26.942 | 122.050 | 124.261 | 27.725 | 0.151 | 513.696 |
n-RDX | 502.96 | 133.224 | 149.005 | -31.376 | 137.406 | 138.900 | 27.207 | 0.00351 | 519.276 |
1 | 507.59 | 127.481 | 149.556 | -43.490 | 131.701 | 133.493 | 25.759 | 0.00430 | 524.989 |
2 | 496.07 | 133.081 | 149.900 | -33.904 | 137.206 | 138.749 | 26.889 | 0.00170 | 511.952 |
表1 热力学、动力学和热稳定性参数
Table 1 Thermodynamics, kinetics and thermal stability parameters
样品 | Tp/K | 热力学参数 | 动力学参数 | 热稳定性 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ΔH≠/ (kJ·mol-1) | ΔG≠/ (kJ·mol-1) | ΔS≠/ (J·mol-1·K-1) | Ea/(kJ·mol-1) Kissinger | Ea/(kJ·mol-1) Ozawa | lnAk | k | Tb/K | ||
NGEC | 465.3 | 133.063 | 122.840 | 21.970 | 136.931 | 137.898 | 33.545 | 0.157 | 479.245 |
RDX | 495.72 | 117.929 | 131.285 | -26.942 | 122.050 | 124.261 | 27.725 | 0.151 | 513.696 |
n-RDX | 502.96 | 133.224 | 149.005 | -31.376 | 137.406 | 138.900 | 27.207 | 0.00351 | 519.276 |
1 | 507.59 | 127.481 | 149.556 | -43.490 | 131.701 | 133.493 | 25.759 | 0.00430 | 524.989 |
2 | 496.07 | 133.081 | 149.900 | -33.904 | 137.206 | 138.749 | 26.889 | 0.00170 | 511.952 |
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