含能材料课程设计报告模板.docx

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1、爆炸性基团主要的基团C-NO2、N-NO2, O-NO2。并非含上述基团的化合物都具有爆炸性，是否具有 爆炸性取决于整个分子结构，而非某个单个基团。如，一硝基芳烃没有爆炸性，多硝基芳烃 有爆炸性。理想爆轰大于极限直径时产生的稳定爆轰，爆速与反应热的平方根成正比，随密度增加成比例增长。非理想爆轰小于极限直径大于临界直径时产生的稳定爆轰，爆速是装药直径的函数。相容性（也称配伍性）1）定义：炸药与其它物质混合或接触时，所构成的系统与各组分相比，在规定时间和一定 条件下，其物理、化学、爆炸性能改变的情况，是衡量火炸药能否安全使用的重要标志之一。火焰感度将炸药装于火帽中用黑火药柱或导火索引燃，调节点火源

2、下端面与装药表面间的距离，平 行做6次试验求得100%发火的最大距离或100%不发火的最小距离。也可用升降法求得50% 发火距离。枪击感度（抛射体感度）枪弹等高速抛射体撞击下发生燃烧或爆炸的难易程度，与落锤的低速撞击相比，抛射体的高 速撞击更能准确评价炸药在使用中的安全性和起爆感度。提高爆热的途径：加入铝粉等金属粉，大幅度提高爆热。原因：铝粉与CO、H2O、CO2等 爆轰产物发生放热反应。爆温全部爆热用来定容加热爆轰产物能达到的最高温度。爆温越高，气体产物压力越高，作功 能力越强。可以理论计算也可近似测定。合成单质炸药的主要有机反应硝化、缩合、叠氮化、间接硝化等。硝硫混酸（应用最广、最重要的硝

3、化剂）优点：（1）硝化能力强；（2）硫酸与氮氧化物作用生成亚硝基硫酸，减少了氮氧化物引起的副反应；（3）硫酸比热容大，不致引起反应温度急剧升高；（4）减少硝酸用量，提高硝酸利用率；（5）腐蚀性比硝酸低；（6）价廉。硝硫混酸不适用于胺类等碱性化合物的硝化。硝酸中加入硫酸，NO2+的浓度显著提高，提高硝化能力。硝硫混酸中生成NO2+的反应+ILSCH M+耳2s*珏一 - RO* +OOIW +LLSQ4 *Ho + IBQ4-2ELSO4 + 1玫6 一 - JLO + NQj + 主玫万亚硫酸钠精制粗TNT不对称TNT、2,4-和2,6-DNT以外的DNT异构体、四硝基甲烷、多硝基 苯甲酸及偶

4、合物等与亚硫酸钠反应生成溶于水的钠盐被水洗除去。亚硫酸钠精制工艺的改进NaSO3精制中，TNT及其他副产物的损失量随pH而改变。应将pH控制 在8或8以下。在NaSO3溶液中加入NaHSO3缓冲剂，控制系统pH，精制TNT得率由 8588%提高到94%以上，副产物产量由0.8%以上降低到0.3%以下。HNS的用途 HNS-I用作铸装TNT的晶癖改良剂，改善弹药装药的力学性能，减小铸装 大口径弹药中出现底隙，提高发射安全性。 用于制造耐热粘结炸药。HNS-II用于制造耐热柔性导爆索、切割索、 炸药装药和耐热火工品装药等以1,3,5-三羟基苯为反应物合成TATB 三步法合成TATB，不使用卤化物试

5、剂，新颖的无氯TATB合成方法。整个反应由硝化、烷基化和胺化组成。 有两种不同的反应顺序：（A）硝化、烷基化和胺化；（B）烷基化、 硝化和胺化。 研究三甲氧基苯的硝化发现，三甲氧基三硝基苯的得率中等，因此， 顺序（A）是唯一的选择，胺化步骤的副产物是乙醇，TATB综合得率87%。通过胺化三甲氧基三硝基苯、三乙氧基三硝基苯和三丙氧基三硝基苯制备 TATB的方法。该法仍采用NH3胺化剂，属无氯合成TATB。对硝基苯胺法制备TATB用KNO3-H2SO4硝化对硝基苯胺得2,4,6-三硝基苯胺，VNS直接胺化合成TATB，得率9598%。NTO的制造工艺NTO的合成是通过把盐酸氨基脲与甲酸缩合得到中间

6、体1, 2, 4-三唑酮-5 (TO), 再经硝化而得。 O 叭 号他N&IHNHw .HCi + H$-OH案*世.、o HH (1)1, 2, 4-三唑酮-5的制备. 反应器中加入155mL85%的甲酸并加热7075C后，加入112g盐酸氨 基脲，8592C反应68h，固体逐渐溶解并放出HC1,反应结束。减压蒸 出水和多余甲酸，冷却至室温得粗品，得率80%。 水精制后熔点234 C(DSC)。 (2) 3-硝基-1, 2, 4-三唑-5-酮的制备 发烟硝酸硝化法 05C下，100g三唑酮加到450mL发烟硝酸中搅拌2h，升至室温， 搅拌3h，将硝化液倒入400mL水中，产物经过滤、水洗、烘

7、干得粗品， 得率80%，粗品用水精制，熔点236 C(DSC)。 70%硝酸硝化法 三唑酮加入其57倍量的70%硝酸中，加热至5060C，放出大量红橙色气体，反应完毕后，冷却至室温，NTO析出，粗品得率80%。三硝基甲烷(硝仿)的实验室制法 乙炔硝化法硝酸汞为催化剂，用浓硝酸氧化-硝化乙炔制得硝仿，生成的硝仿溶于硝 酸中，称为硝仿-硝酸溶液或乙炔硝化液。采用二次恒沸蒸馏法，减压下直接从 硝化液中蒸出硝仿。HC =CH + 2HNO3(O2N)5CHCHO(Q2NhCCHOoc矍另 g a (OMCCOOH 畀 CH(NO%碳化钙置于乙炔发生器。反应瓶中加入发烟硝酸(98%， 1000mL )及

8、 硝酸汞-硝酸溶液(30mL)。密封系统，往乙炔发生器注水，乙炔气经缓 冲瓶、流量计和浓硫酸干燥瓶后，进入反应瓶中。压力2.673.33kPa， 温度4555C。冷水冷却，以免温度过高发生事故。通气时间76h。反应 完毕，冷却至室温，将乙炔硝化液转入储瓶备用。 所制得的硝仿-硝酸溶液，密度(25C )约1.53gcm-3,硝仿约12%，硝酸75%，氮氧化物4%5% (wt%)，少量草酸和水。W法(取代六氢化均三嗪法)制备RDX.氨、SO3和钾盐经一系列反应得到氨基磺酸钾，再与甲醛缩合得1,3,5-三磺酸钾六氢化均三嗪(白盐)，白盐经硝解得到RDX。.甲醛利用率达80%。莒# 口改。3N电SOi

9、K + KOS KQjS一旷SO3K HNCBOj qnN& NNC% +，将*暖呵竦如K农?CQR盐氧化法制备RDX.R盐即环三亚甲基三亚硝胺(是一种炸药)。将R盐的N-亚硝基氧化成N-硝基，得到RDX。.R盐由乌洛托品经亚硝解制得，氧化它可得很纯的RDX。只用于制备少量纯RDX，没有工业化。H2 H25HCI/H 2S O4on一NCN 一NOH26 O2N一NO2(CHwJeNg I 1hmc a - I I匚Nawo；HgCf /CHw HNDa HQ、H2 0N ON O2oooRDX的钝化 原因：RDX机械感度较高，需在颗粒表面包覆一层塑膜，降低机械感度。. 常用钝化剂组成及作用

10、地蜡：硬脂酸=60： 40 (wt%)，外加少量油溶性染料。地蜡是形成包覆薄膜的主体；硬脂酸为乳化剂，与地蜡构成蜡膜；染料使蜡膜着色，以 鉴别钝化的均匀性，便于区分钝化产品和未钝化产品。.钝化处理过程.(A)钝感剂制备.95125C下将地蜡与硬脂酸在熔化机内熔化，并加入油溶黄，搅拌均匀。.(B)钝化(煮洗机内进行).RDX煮洗合格，机内加25%的NaOH溶液中和煮洗水中残酸90100C下加入为RDX5.3%6.4%的钝感剂和适量NaOH溶液使硬脂酸皂化。.(C)包覆钝化.皂化和搅拌形成乳浊液，使RDX充分悬浮，以利钝感剂包覆。3040min后，加入适量50%的硝酸，搅拌1015min破乳，使皂

11、化生成的硬脂酸钠恢复成硬脂酸。50C以下，出料过滤。HMX用途 HMX的密度、爆速、爆压和热安定性均优于RDX,以其为基的混合炸药 用于导弹、核武器和反坦克弹的战斗部装药、深井射孔弹耐热炸药、高性 能固体推进剂和枪炮发射药。 成本较高，限制了它在军事上的广泛应用。硝基脲法（尿素法）制造奥克托今的工艺 降低制造DPT成本可改进HMX工艺。我国研究硝基服合成DPT，用硝 酸铵的浓硝酸溶液硝解得HMX，在20世纪80年代进行试生产，是可行的。 尿素经硝硫混酸硝化得硝基服，得率80%。 硝基服在水中加热降解重组得硝酰胺。 硝酰胺与甲醛及氨缩合得DPT，得率70%。 DPT用溶有硝酸铵的浓硝酸硝解，得H

12、MX，得率约45% （DPT计）。TAT法制备HMX TAT是1,3,5,7-四乙酰基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷，将其硝解得HMX。 5C下将TAT加入发烟硝酸与P2O5混合物中，70C反应15min，冷却， 冰水稀释反应物得a-HMX，熔点273C，纯度97%，得率80%。二乙醇硝胺二硝酸酯（DINA，吉纳） 1）结构 一种两端带硝酰氧基的硝胺，分子式C4H8N4O8,相对分子质量 24.14，氧平衡-26.67%。o2no ch2ch? nch2ch? ono2吉纳的应用硝化棉的不挥发胶化剂，代替硝化甘油制造无烟药；炮弹传爆管的装药、 混合炸药的活性增塑剂。硝化棉、硝基胍和吉纳制成不吸

13、湿、无焰推进剂。吉纳安定性不好，机 械感度较高。熔点低，不宜单独用做炸药装药。高能量密度化合物(HEDC)定义体积能量密度高于HMX10%以上的含能化合物，是高能量密度材料(HEDM) 的主要含能组分。要求密度1.9 gcm-3，爆速9.2kms-1，爆压40GPa。 高能量密度材料由氧化剂、可燃剂、黏结剂、添加剂等构成，显著提高弹药的能量指标，降低 弹药使用危险性和易损性，增强使用可靠性，延长使用寿命，减弱目标特征。2-甲基咪唑为原料合成FOX-72-甲基咪唑为原料，硝化为2-(二硝基亚甲基)-4,5-咪唑烷二酮，胺化 得到 FOX-7 (3)。O N O21,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯

14、一FOX-7(1)潜在用途 取代RDX用于钝感弹药，其它成分不变将RDX换成FOX-7，使大多数弹 药具有钝感弹药的质量； 作为NTO替代物； 用作LOVA发射药燃速改良剂； 制备取代B炸药的FOX-7基的PBX炸药。FOX-7的制备方法 2-甲基咪唑为原料合成FOX-7 盐酸乙脒与乙二酸二乙酯为原料合成FOX-7 2-甲基嘧啶-4,6-二酮为原料合成FOX-71-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基毗嗪一LLM-105，以2,6-二氯此嗪为原料合成LLM-105的方法(A) 2-氯-6-甲氧基毗嗪甲醇钠与2 ,6-二氯毗嗪在回流的甲醇中反应6h。冷却反应混合物，加 过量冰水，抽滤、收集沉淀物并

15、冷藏。CH3ONa(B) 2-氯-6-甲氧基-3,5-二硝基毗嗪的合成2-氯-6-甲氧基毗嗪与20%的发烟硫酸和98100%硝硫混酸反应合成2- 氯-6-甲氧基-3,5-二硝基毗嗪3540C加热1h, 7580C加热3h。冷却，加 入冰水、抽滤，收集沉淀物，冷水冲洗,得黄色粉末。(C) 2,6-二氨基-3,5-二硝基毗嗪(ANPZ)的合成60 C,乙腊中用氨水处理2-氯-6-甲氧基-3,5-二硝基毗嗪1h得黄色沉 淀物2,6-二氨基-3,5-二硝基毗嗪。|0那丫事NO?nHjOh 哙 丫必 N。,秒 CHjCN H2NnNH2(D) LLM-105 的合成室温下，CF3COOH/30%H2O2

16、氧化2,6-二氨基-3,5-二硝基毗嗪。水洗得亮 黄色LLM-105，产率93 %。|6了 N6皿驴0浏N N&NH2LL：VW5以2,6-二氯毗嗪为原料合成LLM-105的改进利弗莫尔实验室进行改进，2,6-二氯毗嗪为原料研究新合成途径。改进 的步骤如反应式所示。斧村、过里CHONaciLA富驾方顷色95%HNO3买楠发伺H敏归室温N%。七F I竺丑; H洲卷土 用叱LLM-105氨基甲酸酯法合成ADN原料来源广泛，成本低廉，工艺简便。合成N-硝基氨基甲酸乙酯铵盐的得率高达90%,但第二次硝化较难掌握，采用NO2+BF4-或N2O5为硝化剂，产品得率较低（40%60%），粗品熔点7580C。

17、H2NCOOEt HNQ3/H2SOO2NHNCOOE1 NH3 or n2o5叠氮硝酸酯一二叠氮基新戊二醇二硝酸酯代号：PDADN PDADN的合成用3, 3-二（氯甲基）氧丁环（BCM0）为原料，经叠氮化、开环-酯化及 二酯化三步合成。NH4 * N(NO2)2COOEt NQBF ADNCH2N3HNO/AcOI:O2NOH2CCCH2ONO2CH2N3 (3)实验室合成PDADN 61.5gBCM0 溶于 200mLDMF，常温下加入 56.3gNaN3，90100C反应2h，过滤。滤液用水洗去DMF NaN3及NaCl后，用二氯乙烷萃取出BAM0。 51gBAM0溶于60mL二氯乙烷

18、，常温下加入43mL70%硝酸，2230C反 应69h。依次用水、NaHC03稀溶液洗涤反应物分出下层淡黄色液体，水洗 至中性，减压蒸出二氯甲烷，得二叠一硝酸酯。 05C，30mL醋酐+170mL二氯乙烷中加入10mL发烟硝酸，滴加42g 二叠氮一硝酸酯+50mL二氯乙烷溶液，反应5min，升温至2030C反应 10min。反应物用水稀释，有机相分离后洗至中性，用无水MgS04干燥和 A1203色谱柱提纯，减压浓缩，得PDADN。浇铸固化炸药将液态的高聚物或可聚合的单体与炸药混合，加入固化剂，在常温下浇铸固 化。克服了熔铸炸药脆性大、强度低，易产生缩孔、裂纹、渗油等缺点，具有铸 件强度高，与弹

19、体结合力强，尺寸稳定，便于加工等优点。燃料-空气炸药固体或液体燃料与空气按比例混合组成的爆炸混合物。抛散后在目标上空 形成云雾，引爆后杀伤破坏效应较普通混合炸药显著。常用燃料有环氧乙烷、环 氧丙烷、甲烷及铝粉等。液体炸药由液体或某些能溶于液体或悬浮于液体的物质所制成的混合炸药。流动性好、 密度均匀，随容器任意改变形状，渗入被爆炸物的内部或缝隙。分子间炸药定义：氧化剂和燃料各为单独的分子混合在一起形成的炸药。特点：爆轰反应速度低，感度低，用于爆破及水下作用时间长的弹药装药。 使能量、安全和成本三个最重要参数获得最佳状态的一类复合炸药。以梯恩梯为载体混合炸药的改进固相高能炸药60%，熔融悬浮系统粘

20、度增加，流动性差，产生疵病，影响炸药的质量和 威力。采用颗粒级配提高固相炸药含量 提高固相含量的障碍是粘度增加，无法进行注装。采用颗粒级配，可解决此难题。 采用表面尽量光滑、形状尽量接近圆形的固相颗粒可减小固体颗粒间可流动的TNT体 积。颗粒大小适当搭配，小颗粒填充到大颗粒间隙中，排列更紧密，提高高能炸药含量、炸 药的威力。改变RDX粒度比例，可得到较高的堆积密度。 采用颗粒级配法，RDX含量高达80.7%，而普通粒度的RDX，用真空振动装药，RDX含 量只达67%。当选用两种固相颗粒级配时，必须保证小颗粒的最大粒径应小于大颗粒间的 平均空隙直径。否则，小颗粒挤不到大颗粒空隙中，造成增加，密度

21、下降。高聚物粘结炸药的分类方法(1) 爆炸性能：高爆(高爆速、高爆压)炸药、高威力炸药、低爆速炸药。(2) 用途：高强度炸药、耐热炸药、弹性炸药、粘性炸药。(3) 燃烧转爆轰难易：易损炸药、低易损炸药。(4) 物理状态和成型工艺：造型粉压装炸药、浇铸热固性炸药、塑性炸药、挠性炸药、低 密度炸药。亲水亲油平衡值HLB值的概念亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)系表面活性剂分子中亲水和亲油基团 对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。表面活性剂改性硝酸铉改性的目的与原理 目的从根本上解决铉梯炸药存在硝酸铉易结块、易吸湿以及TN

22、T的粉碎和毒性等缺点。 原理根据“热点”机理，通过增大物质表面积、颗粒“歧形化”和表面活化等途径可使爆炸物在 受到起爆冲击作用时，强化粒子间的碰撞、摩擦，使能量在局部集中形成“热点”。于是物 质对外界能量作用的敏感程度提高，达到自敏化目的。共沉淀起爆药的定义两种或两种以上起爆药组分，在晶形控制剂作用下以共沉淀方法制得的起爆药，保持原 有起爆药组分的价键关系、组成和性能。摩擦药定义由摩擦引发而发火的混合药剂，也称拉火药。起爆药流散性的定义指颗粒流动、分散和装填的能力。流散性与晶体形态、颗粒大小、粒度分布等有关。表面 光滑、颗粒均匀、近似球形的晶体比细长针状、枝杈状不规则晶体流散性好。流散性易计量

23、 组模或群模装药。合成硝酸肼镍的反应方程式以及工艺流程反应原理N2 H4 -H2G + Ni (NO3 ) 2 Ni (N2 H4 ) 3 (NO3 ) 2 + H2O工艺流程ft + _ , (丁 斩 下岸 f ! 户 心 I 入 尽 ：田W Z1工艺_派+1国形成配位含能起爆药的条件分子设计观点，含能配合物的配体须满足2条件： 含碳氢量少而含氮量高，这样才具有高的正生成焓，使得生成物能量高，同时高氮、低碳氢含 量不仅使其具有较高的密度，而且更容易达到氧平衡； 至少含一个能提供孤对电子的配位原子，如N、O、S等。硝解合成RDX、HMX、CL-20等硝胺炸药形成N-NO2,不是NO2+直接取代基质中的H，不发 生N-H键断裂，而发生C-N键断裂形成N-NO2，这种N-硝化称为硝解。超临界流体当流体的温度与压力同是处于其临界温度和临界压力以上时，称该流体处于超临界流体状 态。