液-液界面結晶構筑HMX微-納多級結構.pdf

1、微/納多級結構是指微米尺度的結構單元由更次一級的納米尺度結構單元組裝而成的復合結構，兼有微米結構和納米結構材料的雙重特性，并且會產生新的微/納結構協(xié)同效應，從而具有許多不同于單純微米結構或納米結構材料的物化性質。將微/納多級結構理念用于構筑新型結構含能材料，使含能材料既具有納米含能材料的優(yōu)勢，又可克服納米含能材料易團聚、加工成型性不良等缺點，同時微/納結構的耦合效應又將賦予含能材料新的性能，因此可為含能材料改性和發(fā)展新型含能材料提供了一

2、條新的更有效的途徑，對提高含能材料存放和使用安全性、改善武器作戰(zhàn)性能以及發(fā)展高新武器具有極其重要的意義。
　　構筑硝胺類高能炸藥微/納多級結構時，由于其高感特性和弱的分子間相互作用，對制備方法的選擇和結構/形貌的調控面臨更大的挑戰(zhàn)。本論文采用液-液界面結晶技術，以硝胺類高能炸藥環(huán)四甲基四硝胺（HMX）為研究對象，通過對界面相的設計和結晶過程控制，成功制備出微/納多級結構HMX（MN-HMX），對其結構和性能進行了表征，對微/納多級

3、結構的形成機理進行了分析和討論，主要的研究內容如下：
　?。?）液-液界面相的設計：本論文根據(jù)溶劑的物性參數(shù)（如密度、極性參數(shù)、溶解度參數(shù)等）和二元溶劑的相互溶解度圖、HMX在不同溶劑中的溶解度大小等來篩選溶劑，并確定二元溶劑之間的比例，從而對界面相進行設計。本論文選擇的一相溶劑為 HMX的良溶劑二甲亞礬（DMSO），另一相溶劑為二氯甲烷（CH2Cl2），二者之間的比例為1:4。
　?。?）HMX微/納多級結構的制備：基于設

4、計好的液-液界面相，采用液-液界面結晶技術，通過對結晶過程的控制和結晶參數(shù)的篩選，在20℃的恒溫箱中靜置2天，成功制備出蒲公英狀 MN-HMX。
　?。?）結構和性能表征：電子掃描電鏡（SEM）顯示，蒲公英狀 MN-HMX是由100~600 nm的HMX顆粒組裝而成；激光粒度儀的測試結果表明，其粒徑分布較窄，中值粒徑 D50為339.7 nm，遠遠小于原料 HMX的粒度（D50=93.1μm），與 SEM結果相一致；通過 X-射線

5、衍射（XRD）和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）的分析發(fā)現(xiàn)，所制備的MN-HMX并不是由單一相組成，而是β和δ晶型同時存在；由高效液相色譜（HPLC）測試結果得知，所制備的MN-HMX純度為99.2％；比表面積測試儀測定的比表面積是2.17 m2/g，進一步說明 MN-HMX的顆粒尺寸明顯小于原料 HMX。同步熱分析儀器（DSC）測試結果表明，MN-HMX的放熱分解峰與原料基本一致，分解焓（ΔH=2404.0 J·g-1）也與原料接近（Δ

6、H=2525.0 J·g-1），表明 HMX微觀結構改變后，其熱性能基本不變，但其表觀活化能（280.82 KJ·mol-1）較原料（258.90 KJ·mol-1）提高了22 KJ·mol-1，即在熱刺激下，MN-HMX更難分解；感度測試結果顯示， MN-HMX的特性落高 H50為31.3 cm，摩擦爆炸百分數(shù)100%，與原料相比均有所升高，說明 MN-HMX對機械刺激更為敏感。感度升高的主要原因應歸屬于樣品中存在的δ-HMX。加入表