一种共晶炸药形成过程的研究+文献综述(2)
3.1.1 梯恩梯 15
3.1.2 苦酸 15
3.1.3 乙醇 15
3.2 共晶制备 15
3.3 梯恩梯/1-硝基萘研磨物制备与分析 15
3.3.1 混ⅢPXRD分析 15
3.3.2 混ⅢDSC分析 17
3.3.3 混Ⅲ红外光谱分析 19
3.4 苦酸/1-硝基萘研磨物制备与分析 22
3.4.1 混ⅣPXRD分析 22
3.4.2 混ⅣDSC分析 24
3.4.3 混Ⅳ红外光谱分析 25
3.5 1-硝基萘系列共晶炸药形成过程对比 27
4 全文总结 30
4.1 总结 30
4.2 展望 30
致 谢 31
参考文献32
1 绪论
1.1 课题研究背景
随着全球地区冲突升级，亚太局面失衡及南海领土争端加剧，军事实力越来越为国家所倚重，大力发展现代武器是提升军事实力最主要的途径，而含能材料与武器性能息息相关，含能材料的性能是决定武器先进性的一大主因，新时期考核含能材料性能主要有两个因素，其一为感度，感度过大，运输投入使用前不安全，感度过低，影响武器可靠性，能量是另一个重要因素，我们希望在适宜感度的情况下尽可能获得最大能量发挥最大杀伤力，目前在高能量与低感度之间做到平衡的办法主要有两个：研发新型含能材料取代当下不适应新时代作战要求的传统材料，但这种办法研究周期长，成本大，不适应行使快速变化的时代背景；二为通过通过分子改造调整配方等手段改良现有含能材料体系，根据氧平衡调整炸药配方获得最大能量是十分可行的办法，另外在炸药中加入含能组分如铝粉得到的炸药称为含铝炸药已经投入军事使用，本课题从分子改造方面展开讨论，利用近年来已成热门的共结晶技术，通过溶剂法、研磨法制备几种共晶炸药，并运用相关手段对其形成过程进行探索，把握住共晶形成过程的要点，用于指导预期含能材料的合成，实现理论付诸实际。
1.2 炸药发展历程
一类分子结构中含有爆炸性基团或者组分中含有氧化剂与可燃成分，可以不在外界适当能量激发下独立发生化学反应且输出一定能量的化合物或混合体系，称为含能材料，其中“独立发生化学反应输出能量”是判断一种物质是否属于含能材料的重要指标，例如干草、煤、石油等物质在燃烧时释放大量热，具备一定能量，但是它们发生化学反应时需要空气中的氧，不能独立进行燃烧反应，因而不属于含能材料，水力可用来发电，但它也不属于含能材料，因为没有发生化学变化。中国四大发明之一的黑火药，在燃烧时释放大量能量对外做功，它就是含能材料的一种，从军事应用的角度看，发生物理化学变化时释放大量能量对外做功达到破坏作用，发出光烟声信号等用以屏蔽干扰，提供能量完成推动等一系列达到军事目的的物质，包括烟火剂、火药、起爆药、炸药、延期药、推进剂等属于含能材料，其中炸药是含能材料的主干，对于它的研究直接或间接带动着整个含能材料领域的发展。含能材料自诞生起，对人类社会的变革有不可磨灭的作用，其自身也在不断演进，以炸药为例，最初广泛使用的TNT(2,4,6-三硝基甲苯）和苦酸（2,4,6-三硝基苯酚）由于自身一些弊病，如梯恩梯容易渗油，苦酸与金属反应，在一些领域应用受限；随后接之而来的RDX(黑索金），HMX
（奥克托今)等为第二代主要代表的高能炸药，特别是RDX价格低廉，实用性也优于HMX；当今社会，对炸药追求两低一高（即高能量密度，低感度，低污染），CL-20（吹冰硝基吹冰氮杂异伍兹烷）、NTO（3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮）这类能量密度高偏钝感的新型炸药相继被合成出来，在实际使用中的确展现了优良的性能，是新形势下含能材料发展的标杆。含能材料在军事上对于提高武器杀伤力，增强国防实力，在民用行业用于冶金、采矿等，创造社会价值，具有十分重要的意义，但是如前所述含能材料发展的三阶段体现了人们对其不断提高的要求，因为能量密度不够、不能适应恶劣环境、感度过大过小影响使用、制作工艺复杂、生产不符合环境友好型要求、成本高等这些问题不断出现，在新时期含能材料发展取得新突破势在必然。目前，含能材料迈向新台阶主要有两种途径，一是不断合成新型高能钝感炸药，制作工艺尽可能简单以便实现量产投入实际，不对环境造成污害，近些年在国外报道的NTO（3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮），TATB（三氨基三硝基苯），F0X-7（1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯），这类单体炸药研究周期长，合成工艺繁琐，成本昂贵，产率低；二是尝试新炸药配方，在炸药中添加一种或多种含能成分，如熔铸炸药，低共熔炸药，分子间炸药这类混合式炸药，加入铝粉的含铝炸药，燃料-空气炸药等，这类炸药比较容易实现，但其中只有分子间炸药在高能与低感之间达到了较好的平衡。在学者们专注上述两种研究方法的同时，科技不断创新与融合，学科交叉带来了新概念新技术，超分子、晶体工程等是20世纪时髦的名词，人们不再局限于宏观阶段上对物质的支配，开始转向分子领域对物质进行改造，将主动权掌握在自己手里，共晶，这一概念在一个世纪前被发现，在近几十年才有比较丰富的报道[1]，最初在药物领域得到广泛应用，药物共晶已成为药物生产过程中的的关键技术，如卡马西平-糖精共晶物对传统卡马西平片难吸收有显著的改善[2]，但是将共晶技术应用在含能材料领域出现得较晚，美国在1978年将高氯酸铵（NH4Cl04，简称AP）与HMX（1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷）制成共晶，这是该技术最早用于含能材料的实例[3]，得到的共晶保留了HMX的能量特性，也没有出现AP易吸湿的现象，这表明共晶可以赋予原单一物质不具备的特性，取长补短，设想应用在炸药方面，将钝感炸药与高能炸药共晶，得到符合预期的新型炸药，这也是发展含能材料的一种途径。