液-液界面結(jié)晶構(gòu)筑HMX微-納多級結(jié)構(gòu).pdf

1、微/納多級結(jié)構(gòu)是指微米尺度的結(jié)構(gòu)單元由更次一級的納米尺度結(jié)構(gòu)單元組裝而成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，兼有微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)材料的雙重特性，并且會產(chǎn)生新的微/納結(jié)構(gòu)協(xié)同效應(yīng)，從而具有許多不同于單純微米結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)材料的物化性質(zhì)。將微/納多級結(jié)構(gòu)理念用于構(gòu)筑新型結(jié)構(gòu)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(tuán)聚、加工成型性不良等缺點，同時微/納結(jié)構(gòu)的耦合效應(yīng)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(gòu)筑硝胺類高能炸藥微/納多級結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)/形貌的調(diào)控面臨更大的挑戰(zhàn)。本論文采用液-液界面結(jié)晶技術(shù)，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(shè)計和結(jié)晶過程控制，成功制備出微/納多級結(jié)構(gòu)HMX（MN-HMX），對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征，對微/納多級

3、結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了分析和討論，主要的研究內(nèi)容如下：
　　（1）液-液界面相的設(shè)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(jìn)行設(shè)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。
　　（2）HMX微/納多級結(jié)構(gòu)的制備：基于設(shè)

4、計好的液-液界面相，采用液-液界面結(jié)晶技術(shù)，通過對結(jié)晶過程的控制和結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)果表明，其粒徑分布較窄，中值粒徑 D50為339.7 nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原料 HMX的粒度（D50=93.1μm），與 SEM結(jié)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(jié)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(jìn)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)果顯示， MN-HMX的特性落高 H50為31.3 cm，摩擦爆炸百分?jǐn)?shù)100%，與原料相比均有所升高，說明 MN-HMX對機(jī)械刺激更為敏感。感度升高的主要原因應(yīng)歸屬于樣品中存在的δ-HMX。加入表