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添加剂对RDX感度和性能的影响研究

作　者: 胡菲
导　师: 刘玉存
学　校: 中北大学
专　业: 军事化学与烟火技术
关键词: RDX 纳米多孔硅石墨烯纳米金刚石爆轰性能重氮化石墨烯
分类号: TQ560
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

选取RDX作为主体炸药，纳米金刚石、石墨烯和纳米多孔硅作为添加剂，研究添加剂的种类和比例对RDX性能的影响。通过改进的Hummers方法制备氧化石墨，并对还原的氧化石墨进行重氮化修饰，对其在含能材料中的应用进行探索。分别选择添加剂的比例为1wt%、3wt%、5wt%和7wt%，纳米金刚石和石墨烯的添加采用机械混合法，纳米多孔硅混合药剂采用炸药重结晶沉积法制备，研究了添加剂种类和含量对撞击感度、摩擦感度、爆速、爆压、爆热和热稳定性的影响规律。添加剂比例相同时，混合药剂撞击感度依次为：纳米金刚石/RDX>石墨烯/RDX>纳米多孔硅/RDX，随着添加剂含量的不断增加，撞击感度升高，但纳米多孔硅的加入使撞击感度明显降低，甚至低于纯RDX炸药。配比相同时，混合药剂的摩擦感度依次为：纳米金刚石/RDX>纳米多孔硅/RDX>石墨烯/RDX，随着添加剂含量的不断增加，摩擦感度升高。石墨烯添加量低于7wt%时，RDX摩擦感度降低。纳米金刚石使RDX摩擦感度显著升高，当含量为3wt%时，混合药剂的摩擦感度已达100%。分别测定了不同添加剂添加量对爆速的影响，结果表明随着添加剂含量的增加，爆速降低。当石墨烯含量大于5wt%时，爆速下降幅度最大，但当加入1wt%纳米金刚石时，RDX爆速提高了2.1%。采用钢凹法测定了添加剂种类对炸药输出特性的影响，纳米多孔硅和纳米金刚石作为添加剂可以提高RDX炸药的爆压，而石墨烯的加入使RDX爆压降低。通过对爆热的理论计算，得出纳米多孔硅/RDX混合药剂的爆热随着纳米多孔硅含量的增加而增加，加入石墨烯和纳米金刚石的混合药剂爆热随着添加量的增加而减小。对添加纳米多孔硅的RDX进行热分析结果表明，与纯RDX相比混合药剂熔融过程的峰值温度相对升高；除了3wt%纳米多孔硅/RDX，其它混合药剂的峰值温度都随着添加剂含量的增大而降低。通过XRD、FT-IR和TG-DTA等测试，对氧化石墨和重氮化修饰石墨烯进行表征，表明重氮化修饰的石墨烯在500℃左右开始分解放热，是一种热稳定性良好的含能物质。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-24
  1.1 研究目的及意义  11-13
  1.2 多孔硅的发展及国内外现状  13-17
    1.2.1 多孔硅的性质  15
    1.2.2 多孔硅的应用  15-16
    1.2.3 多孔硅爆炸复合物的研究  16-17
  1.3 石墨烯的发展及国内外现状  17-19
    1.3.1 石墨烯的性质  17-18
    1.3.2 石墨烯的应用  18
    1.3.3 氧化石墨烯的性质及应用  18-19
    1.3.4 功能化石墨烯的应用  19
  1.4 纳米金刚石的发展及国内外现状  19-22
    1.4.1 纳米金刚石的性质  20-21
    1.4.2 纳米金刚石的应用  21-22
  1.5 主要研究内容和方法  22-24
    1.5.1 研究内容  22
    1.5.2 研究方法  22-24
2 理论基础  24-31
  2.1 混合炸药的基本要求  24-25
  2.2 炸药爆轰  25-28
    2.2.1 混合炸药爆轰参数的计算  25-27
    2.2.2 炸药的爆热及影响因素  27
    2.2.3 炸药的爆速及影响因素  27-28
    2.2.4 炸药的猛度及影响因素  28
  2.3 炸药感度  28-31
    2.3.1 影响炸药感度的因素  28-29
    2.3.2 热点理论  29-31
3 实验装置与方法  31-42
  3.1 实验药品及设备  31-33
    3.1.1 实验原料及试剂  31-32
    3.1.2 主要仪器  32-33
  3.2 制备混合药剂的方法和步骤  33-35
    3.2.1 UDD/RDX 混合药剂的制备  33
    3.2.2 PSi/RDX 混合药剂的制备  33-35
    3.2.3 Gr/RDX 混合药剂的制备  35
  3.3 混合药剂撞击感度测试  35-36
  3.4 混合药剂摩擦感度测试  36-37
  3.5 混合药剂爆速的测试  37-40
  3.6 混合药剂输出能量的测试  40-42
4 实验结果和分析  42-63
  4.1 撞击感度实验  42-44
    4.1.1 添加剂对 RDX 撞击感度的影响  42-43
    4.1.2 影响结果分析  43-44
  4.2 摩擦感度实验  44-46
    4.2.1 添加剂对 RDX 的摩擦感度的影响  44-46
    4.2.2 影响结果分析  46
  4.3 爆速  46-54
    4.3.1 混合药剂理论爆速计算  47-48
    4.3.2 UDD/RDX 的爆速  48-50
    4.3.3 PSi/RDX 的爆速  50-51
    4.3.4 Gr/RDX 的爆速  51-53
    4.3.5 添加剂对 RDX 爆速的影响  53-54
    4.3.6 添加剂对 RDX 爆速的影响结果分析  54
  4.4 爆压  54-59
    4.4.1 混合药剂爆压计算  54-55
    4.4.2 用钢凹值推导混合药剂的爆压  55-59
  4.5 爆热的理论计算  59-61
    4.5.1 混合药剂爆炸反应方程式的确定  59
    4.5.2 混合药剂爆热计算  59-61
  4.6 PSI 对 RDX 炸药热性能的影响  61-63
5 重氮化石墨烯  63-71
  5.1 氧化石墨烯的制备  63-64
  5.2 重氮化修饰的石墨烯制备  64-66
    5.2.1 十二烷基苯磺酸钠包覆氧化石墨烯纳米带  64-65
    5.2.2 还原氧化石墨烯纳米带  65
    5.2.3 重氮盐的嫁接  65-66
  5.3 样品表征  66-70
  5.4 小结  70-71
6 结论  71-73
  6.1 结论  71-72
  6.2 展望  72-73
附表  73-76
参考文献  76-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81-82
致谢  82-83

添加剂对RDX感度和性能的影响研究

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