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四种液态含能材料热感度的探索性研究

作　者: 陆燕
导　师: 陈网桦
学　校: 南京理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 液态含能材料热感度 ARC 最大反应速度到达时间自加速分解温度
分类号: TQ560
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 99次
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内容摘要

热感度是物质在热作用下发生化学反应难易程度的度量,通常可以通过起始分解温度（考虑物质初始分解时的情形）、5秒爆发点（考虑物质快速分解时的情形）、真空安定性等方法表示。液体含能材料由于其挥发性,传统的方法很难获得类似5秒爆发点、真空安定性方面的参数。本论文主要通过加速度量热仪（ARC）和差示扫描量热仪（DSC）研究了液态含能材料硝基甲烷NM、硝酸正丙酯NPN、硝酸异丙酯IPN和硝酸异辛酯EHN的热分解,并在热分解的基础上研究了不同阶段的热感度。首先,采用DSC和ARC的实验手段,对以上四种物质进行了测试,分析了相关的热力学、动力学参数和实验条件对结果的影响,进行了热危险性的分析,得到了这四种物质在初始分解时的热感度从高到低为:EHN＞NPN＞IPN＞NM。然后,根据反应延滞期与温度的关系,以ARC实验结果为依据,计算获得了上述四种物质在最大反应速度到达时间TMR为0.5min、1min、5min时的温度,并以TMR为0.5min时的温度作为快速反应阶段热感度的判据,这四种物质的热感度从高到低排列为:NPN＞EHN≈IPN＞NM;同时在获得TMR与温度关系曲线的基础上,引入时间常数τ,估算了这四种物质在三种不同容器中的自加速分解温度SADT;另外还探讨了量子化学中的键离解能BDE和以上四种物质起始分解温度的关系,得到绝热下起始分解温度与BDE的关系式为:T_ARC=1.311BDE-70。最后,研究了酸对EHN热分解的影响,结果表明:H₂SO₄能使其起始分解温度下降,热感度提高;HNO₃能使其反应速率加快,热感度提高;硝硫混酸（质量比为1:2）则呈现出与H₂SO₄类似的影响作用,能使其起始分解温度降低,热感度提高,但影响作用稍弱。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题背景及意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 热感度测试手段与应用现状  8-9
    1.2.2 硝基甲烷的热分解研究  9-10
    1.2.3 三种硝酸酯的热分解研究  10-12
  1.3 本论文的工作  12-13
2 四种物质热分解的差示扫描量热仪(DSC)研究  13-29
  2.1 DSC动力学计算相关原理  13-17
    2.1.1 Kissinger法  13-14
    2.1.2 Ozawa法  14-15
    2.1.3 反应机理函数法  15-17
  2.2 DSC实验部分  17
    2.2.1 仪器  17
    2.2.2 试样  17
    2.2.3 实验条件  17
  2.3 实验结果及分析  17-27
    2.3.1 DSC实验结果  17-23
    2.3.2 DSC动力学结果及分析  23-25
    2.3.3 四种物质热危险性的分析  25-27
  2.4 本章小结  27-29
3 四种物质热分解的加速度量热仪(ARC)研究  29-47
  3.1 加速度量热仪  29-31
    3.1.1 ARC基本结构和测试原理  29-30
    3.1.2 仪器  30
    3.1.3 试样  30-31
    3.1.4 实验条件  31
  3.2 实验结果和讨论  31-45
    3.2.1 实验结果  31-39
    3.2.2 修正系数对结果的影响  39-41
    3.2.3 ARC的动力学求解  41-45
  3.3 本章小结  45-47
4 液态含能材料热感度评价的初步探索  47-60
  4.1 固态含能材料热感度的表示方法和实验测定  47-48
  4.2 液态含能材料热感度测试的方法探讨  48-49
  4.3 ARC研究液态含能材料的热感度  49-51
  4.4 四种物质的SADT研究  51-55
    4.4.1 ARC的SADT的推算原理  52-53
    4.4.2 四种物质SADT的推算  53-55
  4.5 量子化学参量对四种物质热感度的初步研究  55-58
    4.5.1 键离解能(BDE)判据  55-57
    4.5.2 前线轨道能差判据  57
    4.5.3 Mulliken键级判据  57-58
  4.6 本章小结  58-60
5 酸对硝酸异辛酯(EHN)热分解的影响  60-70
  5.1 硫酸对EHN热分解的影响  60-63
    5.1.1 DSC实验研究  60-61
    5.1.2 ARC实验研究  61-63
  5.2 硝酸对EHN热分解的影响  63-65
    5.2.1 DSC实验研究  63
    5.2.2 ARC实验研究  63-65
  5.3 硝硫混酸对EHN热分解的影响  65-68
    5.3.1 DSC实验研究  65-66
    5.3.2 ARC实验研究  66-68
  5.4 酸对EHN热分解的机理探讨  68-69
  5.5 本章小结  69-70
6 结束语  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-76

四种液态含能材料热感度的探索性研究

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