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CL-20重结晶改性工艺研究

作　者: 王鼎
导　师: 曹端林
学　校: 中北大学
专　业: 应用化学
关键词: 炸药 CL-20 晶体形貌 球形化 低感 分子动力学模拟
分类号: TQ560.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 206次
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内容摘要


六硝酸六氮杂异伍兹烷(CL-20)能量高、综合性能好,是目前最具使用前景的一种高能量密度化合物。但由于CL-20感度较高,使用安全性能差,从而限制了其使用,因此CL-20的降感技术研究显得非常重要,而且具有现实的重要意义。本文在国内陈华雄等模拟研究的基础上采用分子动力学模拟软件MS modeling预测了CL-20在真空中的生长形态;建立了丙酮、乙酸乙酯、水及Span类表面活性剂等分子在CL-20晶面上附着的动力学模型,计算了晶体附着能,预测了不同表面活性剂对其晶体形貌的影响,计算结果表明:丙酮-水体系不利于CL-20晶体生长,乙酸乙酯-三氯甲烷体系有利于CL-20生长,同时添加Span类表面活性剂可抑制CL-20晶体某些面的生长,有利于改善CL-20晶体的外部形态,使其变得更规则。在理论计算指导下,采用溶剂-非溶剂法,研究了不同溶剂体系对CL-20结晶的影响;探讨了乙酸乙酯-三氯甲烷体系中结晶温度,非溶剂滴加速率,搅拌速率对及不同Span类表面活性剂对CL-20晶体形貌的影响。研究结果表明:乙酸乙酯-三氯甲烷体系下结晶效果较佳,其最佳的工艺条件为:结晶温度20℃,非溶剂滴加速率0.15mL/min,搅拌速率110r/min,添加质量浓度为0.04%的span60表面活性剂。最终得到的CL-20接近球形,粒度分布范围为120μm~135μm。分析实验样品的外形,得出了表面活性剂种类主要影响晶体形状,用量主要影响晶体粒度的结论;同时测定了撞击感度,结果表明CL-20特性落高值由最初的19.00cm(2.5kg落锤)提高到了45.31cm(2.5kg落锤),降感效果明显。本实验的研究成果对单质炸药的晶形控制具有一定的指导意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 课题的目的和意义  8-9
  1.2 炸药晶形控制技术研究现状  9-16
    1.2.1 炸药晶形控制技术  9-10
    1.2.2 单质炸药晶体形状影响因素研究进展  10-11
    1.2.3 单质炸药溶剂-非溶剂重结晶技术  11-12
    1.2.4 CL-20 国内外研究现状  12-14
    1.2.5 超临界结晶技术及超声波在炸药晶形控制中的应用  14
    1.2.6 晶形控制剂在炸药晶形控制中研究进展  14-16
  1.3 重结晶工艺对炸药撞击感度的影响研究进展  16-17
  1.4 主要研究内容  17-18
2 基础理论  18-24
  2.1 结晶生长原理  18-22
    2.1.1 晶核的形成  18-19
    2.1.2 晶体的生长  19-20
    2.1.3 结晶动力学  20-21
    2.1.4 球形化原理－乌尔夫定理  21-22
  2.2 表面活性剂的作用机理  22-23
  2.3 炸药起爆机理—热点学说  23-24
3 CL-20 重结晶分子动力学模拟  24-40
  3.1 晶体形貌模拟方法  24-27
    3.1.1 BFDH 法  25
    3.1.2 PBC 法  25-26
    3.1.3 Equilibrium Morphology法  26-27
  3.2 CL-20 分子及晶胞模型的建立  27-28
  3.3 晶体形貌预测及分析  28-31
  3.4 溶剂分子在CL-20 晶体表面的附着能  31-35
    3.4.1 溶剂分子在CL-20 晶面上动力学模型的建立  31-33
    3.4.2 分子动力学模型的计算  33-34
    3.4.3 附着能的计算  34-35
  3.5 表面活性剂对ε型CL-20 晶体形态的修改  35-40
4 重结晶工艺研究  40-58
  4.1 实验药品  40
  4.2 实验仪器  40
  4.3 重结晶工艺对CL-20 晶体形貌及撞击感度的影响  40-48
    4.3.1 实验装置示意图  40-41
    4.3.2 实验步骤  41
    4.3.3 溶剂-非溶剂体系的影响  41-43
    4.3.4 搅拌速度的影响  43-44
    4.3.5 非溶剂滴加速率的影响  44-46
    4.3.6 温度的影响  46-48
  4.4 球形化低感CL-20 晶体制备工艺研究  48-55
    4.4.1 正交试验方案  48-49
    4.4.2 实验步骤  49-50
    4.4.3 不同表面活性剂对CL-20 晶体外形的影响  50-53
    4.4.4 不同浓度的Span 表面活性剂对CL-20 粒度分布的影响  53-55
    4.4.5 不同表面活性剂对 CL-20 撞击感度的影响  55
  4.5 CL-20 晶体密度及孔隙率的测试  55-57
  4.6 红外光谱分析  57-58
5 结论  58-60
参考文献  60-64
攻读硕士期间论文发表情况  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 爆炸物工业、火柴工业 > 一般性的问题。 > 生产工艺
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