高能炸药性能
高能炸药性能 2004年 第3、4期
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高能炸药性能
——理解有限长度反应区的效应 John B. Bdzil, Tariq D. Aslam, Rudolph Henninger, and James J. Quirk 高能炸药（即能量密度极高的炸药）的作用是驱动核武器初级的内爆。这要求高能炸药的爆炸行为要很精确。因此，精确预测各种条件下能量的释放过程是我们认证核武库中核武器的安定性、可靠性和性能时面临的一个重要问题。本文总结了在研究高能炸药性能问题方面的进展：在复杂的三维几何形状中预测高能炸药的爆轰结果。同时我们也简要介绍了对炸药安定性（意外点火）和可靠性（能重复响应规定的刺激信号）问题的研究工作。 炸药属于易燃物，被称为含能材料，也就是说，它是燃料和氧化剂以分子形式混合的物质。这类材料对燃烧提供全程支持，其中包括普通燃烧，如火柴头的燃烧。普通燃烧是一个耦合的物理化学过程，在此过程中，有一个将未燃烧的含能材料与已燃烧的含能材料相隔离的燃烧界面，该界面以波的形式穿过样品。放热化学反应开始于火柴头的表面，并燃烧外层材料。释放的热量通过热传导传给相邻未反应的材料层，直到第二层材料点火燃烧，这种一层接一层的燃烧过程，一直持续到整个样品都燃烧完。燃烧波的传播速度相对较低，这是由两层之间能量的传输速率和各层的局部放热化学反应速率决定的。 炸药的燃烧方式却大不相同，它进行的是称之为爆轰的非常高速的燃烧。与普通燃烧波一样，爆轰波从材料的化学反应中获得能量，但其能量的传播方式不是热传导，而是高速压缩波，或冲击波。高压爆轰波在材料中以超音速传播，将材料转化成高温高压的气体产物，该产物能以惊人的速度做机械功。图1为冲击压缩形成爆轰波的过程，在冲击波后跟随着一个自持的Zeldovich-von Neumann-Doring(ZND)爆轰反应区。炸药所能释放的能量多少取决于其能量密度和爆轰波速度。固体高能炸药（如核武器中所使用的高能炸药）的爆轰速度约为8,000 m/s，是炸药中声速的3倍；其释放的能量密度高达5MJ/kg；其初始物质密度约为2,000 kg/m3。上述三个值的乘积为一个巨大的功率密度值：80,000,000 MJ/m2s或8×109 W/cm2。作为比较，爆轰在100 cm2表面积上的产生的功率水平相当于整个美国发电能力的全部功率水平！正是固体炸药这种极快的能量释放速率，使它具有非常独特的用处。 传统的武器编码长期使用简单的Champman-Jouguet(CJ)模型来计算高能炸药的性2004年 第3、4期 国外核武器研究
第87页 能。这种经典的一维爆轰模型，假定化学反应速率是无限大的（因此反应区的长度为零，而非如开篇图和图1中的有限值）。在此假设下，可推得爆速为常数。而且，爆速DCJ和爆压PCJ的值与初始冲击强度无关，只取决于爆轰波阵面前后炸药的某些特定性质，即未反应炸药的初始材料密度，炸药释放的能量密度以及反应产物的压力－体积(P－v)关系函数（称为物态方程，或EOS）。在CJ条件限制下，炸药性能问题简化为给出爆轰气体产物的精确的物状态程Eg(P,v) 的问题（见图2）。 本文中，我们的把重点放在炸药性能问题的另外一方面：即建立包含有限的化学反应速率效应的精确三维爆轰模型，因而在爆轰波阵面之后有一个有限长度的反应区。
图1 ZND爆轰波的形成及传播 (a) 一维（平板）实验不同时刻的示意图。实验中，飞板碰撞立方体炸药的表面(t=t0)产生平面冲击波(t=t1)，冲击波逐渐加速(t=t2)，最后(t=t3时刻)，当冲击波扫过炸药，并使其以有限速度向流动释放化学能时，形成一个稳态爆轰。 (b) 相应的不同时刻的压力－距离图显示出，在t=t1时刻原本是惰性的冲击波，在t=t3时刻发展成为经典的一维ZND爆轰结构的过程，也就是说，冲击波或压力在ZND点中断，其后的反应区中的压力逐渐减小，直到CJ点，即由CJ模型预测出的压力点（见文中的介绍）。(c) 最初位于(b)中冲击波阵面位置的材料粒子的压力-时间曲线图。图中为实验实测的粒子压力（或速度）时间历史（参见图5，6和7）。只有最右端的粒子形成完整的ZND爆轰。 注：冲击波最大加速度点（称为爆轰形成点），与压力剖面的变化和阻塞流条件的最早出现（声速条件）相一致（见图3）。 高能炸药性能 2004年 第3、4期
第88页 该有限长的反应区具有许多效应，例如，它能影响爆速，进而影响爆轰装置作用在惰性材料的功率水平；它还限制了炸药的最小尺寸以及引起爆轰的最小输入压力特别是在爆轰波需要绕角传播的装药形状中，如小的雷管附近，限制更加明显。我们一直在开发的模型是特别设计的，它可同时用于传统编码和研究武器性能的先进模拟与计算(ASCI)的高保真编码。这些被称为爆轰冲击动力学(DSD)的模型是小尺度模型，不需要对反应区进行显式模拟，因此也不需要大量的计算时间，就能捕捉到反应区的物理性质。尽管这些模型具有较好的模拟三维爆轰流的技术水平，但它们只能预测标准条件下均匀炸药中的爆轰传播。也就是说，它们不能完全解释目前实际使用炸药的不均匀性对爆轰的影响。因此，我们在本文中展望了未来的爆轰传播模型：它考虑了不均匀性，并仍能实际运用于武器性能研究。
图2 由CJ爆轰中可得到的最大功 模拟炸药的性能需要使用Eg(P,v)物态方程。通常，在是由热力学变量Eg，P和v所定义的状态空间内，沿着一条约束曲线（等熵曲线Ps(v)，或冲击雨贡纽曲线PH(v)）来进行测量。要表征爆轰所能作的最大功（图中阴影部分），在已知DCJ和PCJ的情况下，我们只需要确定其主要部分或爆轰产物的CJ等熵膨胀线PSCJ(v)。图中的两条曲线是爆轰瑞利线（红色）和爆轰产物等熵膨胀线PSCJ(v)。等熵线以下的面积（截止到一定压力值）减去瑞利线以下的面积（由冲击波压缩炸药所作的功）就是炸药能作的最大机械功。对于高性能的单分子炸药（如HMX）来说，最大功与可用的爆炸能量的比相当高（超过90%）。我们通过实验来测量等熵线，并构造出了爆
轰产物的物态方程Eg(P,v)，它是所有描述爆轰如何对其周围介质作功的模型的重要组成部分。我们正致力于寻求确定Eg(P,v)状态方程的更好的理论和实验方法。
图3 有限长度的自持反应区 自持爆轰反应区在许多方面都像一台火箭发动机。该反应区被限制于爆轰波阵面的冲击表面和一定距离后的阻塞流表面之间。这两个表面将反应区与其前后的区域隔开，由此保持其极高的压力。如果一个人站在爆轰波阵面上往后看，他会发现：随着距离的增加，越来越多的热量增加到流体中，将流体的速度加速到声速CCJ，其工作原理类似于喷嘴对火箭的作用。 2004年 第3、4期 国外核武器研究
第89页 爆轰过程 爆轰波扫过炸药时是怎样到达并保持如此巨大的功率水平的呢？爆轰波阵面后的巨大压力（几十万个大气压，即几十万巴）和温度（2,000K到4,000K）来源于化学能的极快释放。在不到百万分之一秒的时间内，反应就完成了90%。由于能量的快速释放，反应区非常短。但压力是怎样保持的呢？ 如图3所示，反应区被两个表面限制，这两个表面从反应区前后将不同区域隔开，由此在反应区中保持了极高的压力。第一个表面是引发反应的冲击波表面。由于它相对于未反应炸药以超音速传播，因此阻止了冲击波前的任何压力泄漏。第二个表面是声速表面（图中标记为阻塞流状态），它相对于移动的冲击波阵面坐标以当地声速运动。为了解释该表面的效应，我们假设一个观察者站在冲击波阵面上与冲击波阵面一起运动，当他从前往后看时，他会看到释放进入反应区的能量的增加是反应区长度的函数。释放出的能量使流体加速离开冲击波阵面，并使压力降低，这与火箭喷嘴使气体加速喷射离开，从而推进火箭的情况类似。反应完成后，反应区末端的流速相对于运动的冲击波阵面为当地声速，即CCJ。于是，流动被阻塞，进而阻止了反应区中压力的进一步降低。这两种效应统称为惯性约束。 理解音速表面惯性约束的另一种方法是要注意到，在冲击波阵面参照系中，反应后的区域（在音速表面左方）中流动是超音速的。所以，反应区与其后面的流动中产生的扰动流基本上相互隔开。爆轰与其环境隔离后，爆轰波便自主传播，传播过程中只受反应区中发生事件的影响。 真实炸药与理想炸药 一种对实际工程（采矿、核武器或现代灵巧弹药）有用的炸药，其在通常环境状态下的化学反应速率必须为零；但在冲击波作用下，当炸药中的压力和温度大大增加时，其化学反应速率又必须极快。如上所述，在经典的CJ模型中，冲击波阵面扫过后，化学反应速率是无限的，反应区长度趋于零，爆轰波以恒定速度和压力在炸药中传播。而在实际情况中，我们在各种场合下使用的炸药的行为与理想CJ模型不同，它们的反应速率是有限的。这种情形实在是非常侥幸。如果反应速率无限快，反应区长度为零，那么即使炸药中一个极小的区域受到高温或高压的作用时，都将引发整块炸药的爆轰。如硝化甘油之类的炸药就以这种极度敏感性著称。 由于实际炸药的反应速率和反应区长度大大依赖于压力和温度，炸药在弱初始冲击波作用下的起爆过程中将经历一个非稳态过程。如果样品是一定厚度的平板（图1中的L1），但侧向是无限的（L2→∞），冲击波经过该平板的时间与非稳态持续时间相比可能非常小，因此不会产生爆轰。反言之，要在一个厚度有限，并且反应区长度也有限的样品中引爆炸药，冲击波必须有一定的强度。正是这种有限的反应区长度，降低了炸药的高能炸药性能 2004年 第3、4期
第90页 感度，才保证了实际操作中炸药是足够安全的。 事实是实际炸药样品的侧向尺度有限（图1中的L2）,这也降低炸药的感度。反应区释放的部分能量从与爆轰波的传播方向相垂直的炸药的侧面泄漏出去，从而减小了维持冲击波向前传播的能量。如果能量泄漏太多，爆轰就会停止。因此，炸药的反应区越长，它就越难起爆，或者说炸药就越钝感（和安全）。 控制炸药感度的一种方法是控制与局部反应速率相对的“有效”或整体反应速率。诺贝尔（Alfred Nobel）使用该技术将液体炸药硝化甘油变成了胶质炸药。硝化甘油是一种感度极高的炸药，原因是其粘度很高，从而更容易形成气泡。当这些气泡塌陷时，会产生局部高压和高温，称为热点。热点是快速局部反应的引发点，热点导致局部爆轰，局部爆轰向其它未反应炸药传播，直到炸药全部发生反应。诺贝尔在硝化甘油中添入高渗透性的硅，将其变成膏状物，从而抑制小气泡的形成，大大降低了炸药的感度。 在LANL，我们做的工作刚好与诺贝尔相反。我们以一种十分钝感的炸药为原始材料，将其制成小颗粒状来增加感度，小颗粒将是化学反应热点产生和随后爆轰的中心。HMX是典型的钝感、高质量、高能量密度的固体炸药。要引爆一块厚为几厘米、基本没有物理缺陷的这类炸药的单晶体，需要输入的冲击压力为几十万巴(Campbell and Travis 1985)。
图4 非均质高能炸药的亚结构 (a) 是PBX 9501颗粒状基本结构的显微图；(b) 数值模拟给出了快速压缩加载条件下，非均质炸药中的温度分布情况；(c)详细显示了PBX 9501类炸药承受冲击波作用时，产生的热点的发展情况。我们现在还不能精确模拟这类复杂的微观力学领域的流体动力学相互作用。 2004年 第3、4期 国外核武器研究
75℃下TATB基高聚物粘结炸药爆轰性能
７５ ｃＣ下ＴＡＴＢ基高聚物粘结炸药爆轰性能 ６５３ 文章编号：１００６—９９４１（２０１ ３）０５—０６５３—０３ ７５℃下ＴＡＴＢ基高聚物粘结炸药爆轰性能 涂小珍，李 伟，韦兴文，卢孝军 （中国工程物理研究院化工材料研究所，四川绵阳６２１ ９００） 摘要：为研究ＴＡＴＢ基高聚物粘结炸药（ＰＢＸ）在高温下的爆轰性能，采用标准隔板试验、电测法、ＺＷＢ２５３—２００８标准方法和圆 筒试验测试了其在２５ ｏ【＝和７５℃下的冲击波感度、爆速、爆压及比动能。结果表明，与２５℃相比，７５℃下ＴＡＴＢ基ＰＢＸ的冲击波 感度和比动能增大，爆速降低，爆压无明显变化。 关键词：爆炸力学；高聚物粘结炸药（ＰＢＸ）；ＴＡＴＢ；爆轰性能；高温 中图分类号：ＴＪ５５；０３８ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００６—９９４１．２０１ ３．Ｏ５．０１ ８ １ 引 言 ＴＡＴＢ与高分子粘结剂通过一定工艺压制成型的 高聚物粘结炸药（ｐｏｌｙｍｅｒ ｂｏｎｄｅｄ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ，ＰＢＸ）具 有能量高、感度低、易机械加工等优良的综合性能，被 广泛应用于各种尖端和常规武器中。如美国利氟莫尔 国家实验室（ＬＬＮＬ）和洛斯阿拉莫斯国家实验室 （ＬＡＮＬ）分别开发了以ＴＡＴＢ为基的主炸药配方Ｌｘ．１ ７ 和ＰＢＸ－９５０２，并已用于美国核武器装备中 。但 ＴＡＴＢ晶体结构具有不对称性，温度变化时易发生各 向异性膨胀，导致晶间空穴和晶内空穴发生变化，影响 其冲击波和撞击感度。因此，了解温度对ＴＡＴＢ基 ＰＢＸ爆轰性能的影响，对确定其在各种可能环境中的 安全性和作用可靠性具有重要意义。 国内外很早就开展了这方面的研究，并取得了许 多重要成果。如Ｃａｍｐｂｅｌ 的研究表明，ＰＢＸ一９５０２ 在７５，２４，一５５℃下的失效直径分别为５．８５，７．７５， １ ０．５ ｍｍ。ＤａｌＩｍａｎ和Ｗａｃｋｅｒｌｅ 研究了ＰＢＸ一９５０２ 和ＬＸ一１ ７炸药在不同温度下的爆轰距离与引爆压力的 关系。结果表明，在７５ ｏ（＝和２５２ ｏ（＝下爆轰距离分别为 常温下的１／２和１／１０。，Ｕ ｒｔｉｅｗ等 使用锰铜计和电 磁计研究了Ｌｘ一１ ７炸药在一５４，２５，８８℃下的冲击引 爆压力场和粒子速度场的发展过程，并用热点点火、反 应慢增长和反应快速完成三项式化学反应速率定律进 行了反应流动模拟。结果表明，在８８ ｑＣ下，热点点火 收稿日期：２０１ ２－０９—０６；修回日期：２０１ ３．０５．ｏ８ 作者简介：涂小珍（１ ９７６一），女，硕士，助研，从事含能材料环境适应性 研究。ｅ－ｍａｉｌ．Ｚ Ｘ—ｔｕ＠１ ６３．ＣＯｒｎ 和反应增长速率均明显增加，导致冲击波感度提高。 方青等 采用电探针技术，观测了在常温、一３０℃和 一５４。（二条件下ＴＡＴＢ基高聚物粘结炸药中被引发的 爆轰波或反应冲击波速度的增长或衰减过程。结果表 明，随着温度降低，ＴＡＴＢ基高聚物粘结炸药的引爆性 能发生了显著变化。池家春等 应用锰铜压力计对 含ＴＡＴＢ的钝感高能炸药在常温和一５４℃下冲击起 爆压力场的发展进行了实验研究。结果表明，在 一５４ ｃＣ下该炸药的冲击波感度比常温低得多，且该 ＴＡＴＢ基炸药在常温和一５４ ｏＣ的冲击波感度均比国外 ＰＢＸ－９５０２炸药低。邹立勇等 对不同直径ＴＡＴＢ基钝 感炸药在一３０ ｏ（＝下的定态爆轰速度和爆轰波形进行了 测试，并与２４ ｃｌＣ下的实验结果进行了比较。结果表明， 该炸药在低温下爆速随药柱直径的增加而增加，且在直 径相同时，温度越高，爆轰波形越平坦。而ＴＡＴＢ基 ＰＢＸ在高温下的爆轰性数据国内还未见文献报道。基 于此，本研究采用隔板试验法、电测法、有机玻璃法和圆 筒法对某ＴＡＴＢ基ＰＢＸ在７５℃下的冲击波感度、爆速、 爆压及做功能力进行了测试，并与２５℃下的结果比较， 为其在高温下的安全性及作用可靠性评估提供依据。 ２ 实验部分 ２．１ 样品 所有样品均为等静压成型。其中，冲击波感度及 爆速测试样品尺寸规格为 ２０ ｍｍ Ｘ２０ ｍｍ，爆压测 试样品尺寸规格为 ５０ ｍｍ×２０ ｍｍ，比动能（即做 功能力）测试样品尺寸规格为 ５０ ｍｍ×５０ ｍｍ。 ２．２爆轰性能测试方法 冲击波感度测试参照ＧＪＢ７７２Ａ一１９９７方法 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＮＥＲＧＥＴＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ 含能材料 ２０１ ３年第２１卷第５期 （６５３—６５５）
新型HMX基耐热炸药性能研究
第１５卷第２１期２０１５年７月 １６７１—１８１５（２０１５）２１—００６８—０４ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．１５ Ｎｏ．２１ Ｊｕ１．２０１５ ⑥２０１５ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
力学
新型ＨＭＸ基耐热炸药性能研究
黄亚峰王晓峰 赵东奎黄凤臣
（西安近代化学研究所，西安７１００６５）
摘要为克服高分子粘结耐热炸药药柱尺寸变化导致石油射孔弹药型罩反弹的弊病，西安近代化学研究所研制了一种不 含高分子黏结剂的ＨＭＸ基耐热炸药。按照ＧＪＢ ７７２Ａ＿＿９７和ＧＢ／Ｔ ２０４８９－－２００６对其性能进行了研究，结果表明：其撞击感度 为４０％，摩擦感度为２８％；密度为１．６９４ ｇ・ｅｍＩ３时，抗压强度为７．８４ ＭＰａ；密度为１．８０７ ｇ・ｃｍＩ３时，爆速为８ ７０９ ｍ・ｓ～，高
于Ｈ７８１炸药；真空安定性和耐热性能与Ｈ７８１炸药相当；平均穿深较Ｈ７８１高出５％。 关键词射孔弹 耐热炸药 性能研究 混合炸药 中图法分类号０３８９； 文献标志码Ｂ
耐热炸药是一类经历较长时间高温或低温环境 贮存后仍能可靠起爆、热安定性较好的炸药，可装填
火箭及宇宙飞行器、飞船的级分离等，满足宇航特种
需要 ；但耐热炸药的主要用途还是在油气井射孔
爆破器材器。我国耐热炸药研究主要多集中在 ＲＤＸ、ＨＭＸ基耐热炸药 ＿４ Ｊ，其中黑索金基耐热炸
药基本可以满足１８０ ｏＣ下２ ｈ的耐热要求。黑索今
基耐热炸药主要有聚黑＿７炸药、聚黑－１０炸药、聚黑－
１４炸药、聚黑一１６炸药等，炸药配方基本为９５％～
９８％黑索今和２％～５％黏结剂；奥克托今基耐热炸
药基本可以满足２１０℃下２ ｈ的耐热要求，奥克托
今基耐热炸药主要有聚奥－４炸药、聚奥．６炸药，炸
药配方基本为９５％～９６％奥克托今加４％～５％黏
结剂。 在耐热射孑Ｌ弹生产过程中经常发现，在将耐热
CL-20基核—壳结构颗粒的制备及其性能表征
CL-20基核—壳结构颗粒的制备及其性能表征
许多高能炸药由于其高输出能量越来越受到关注,但是同时它们存在着对外界刺激敏感的缺点,如何在保持高能炸药能量的情况下降低其感度成为了各国学者研究的焦点。本文通过对常用高能炸药和钝感炸药的性能了解,利用钝感炸药感度低的特点和高能炸药能量高的特点,综合考虑炸药的性能,首先将NQ进行了球形化,然后在此基础上制备了CL-20/NQ包覆颗粒,为了改善CL-20/NQ包覆颗粒的缺陷,设计制备了CL-20/Estane/NQ核-壳结构颗粒,并对HMX/NQ复合材料进行探究性制备,对制备的球形NQ、CL-20/NQ包覆颗粒、CL-20/Estane/NQ核-壳结构颗粒、HMX/NQ复合材料进行了表征。首先,利用喷雾结晶法将NQ球形化,以N-甲基吡咯烷酮作为NQ的溶剂,无水乙醇作为非溶剂,六水硝酸镍作为晶型控制剂,采用喷雾结晶法制备了球形硝基胍晶体。单因素法确定制备高堆积密度球形NQ的最优工艺条件为:室温,溶剂与非溶剂体积比为1:10,晶型控制剂质量分数为0.5%,喷雾压力为0.6 MPa,超声频率为40 Hz,搅拌速度为450 r/min,喷雾完毕继续超声震荡搅拌20 min。
用标准容器法、扫描电子显微镜(SEM)、差热扫描量热法(DSC)和X-射线衍射仪(XRD)对最优球形NQ进行分析。结果表明:制备的NQ呈球形,堆积密度为1.232 g/cm3,较原料NQ提高0.943 g/cm3,DSC测得分解温度为258.71℃,较原料NQ提高8.03℃。其次,利用喷雾重结晶法将CL-20进行重结晶细化,然后使用喷雾结晶工艺对其进行包覆,将NQ与六水硝酸镍的N-甲基吡咯烷酮溶液雾化喷入CL-20悬浮液中制备CL-20/NQ包覆颗粒,结果表明:制备的CL-20/NQ包覆颗粒与CL-20/NQ混合物相比活化能提高,热爆炸临界温度降低,即提升了热动力学原点温度以下的热稳定性,其撞击感度与CL-20/NQ混合物相比,特性落高H50提升了10.9 cm,较原料CL-20提升了32.65第三,为了改善CL-20/NQ包覆颗粒的缺陷,设计制备了CL-20/Estane/NQ核-壳结构颗粒,将细化干燥后的CL-20颗粒悬浮在水中,用少量的粘结剂对其进行第一次包覆,制备成CL-20/Estane颗粒,然后将干燥后的CL-20/Estane颗粒分散在无水乙醇中形成悬浮液,用NQ对CL-20/Estane颗粒进行第二次包覆制备成CL-20/Estane/NQ核-壳结构颗粒。结果表明:NQ在CL-20/Estane颗粒表面堆积,其活化能与热爆炸临界温度与CL-20/NQ包覆颗粒相比分别提高了22.71 KJ/mol、24.89℃;撞击感度与CL-20/NQ包覆颗粒相比,特性落高H50提升了9 cm。
元素的破周期表中的炸药元素
元素的破周期表中的炸药元素
炸药，作为一种具有巨大破坏力的爆炸性物质，在军事和民用领域广泛应用。而在这些炸药中，存在着一些特殊的元素，它们在周期表中的位置与它们所具有的炸药特性密切相关。本文将介绍周期表中一些炸药元素的特点以及它们在炸药中的应用。
1. 氮(N) - 第七族
氮是周期表中的第七族元素，也是炸药中常见的元素之一。氮气（N2）是一种无色、无味、无毒的气体，在空气中占有78%的体积。然而，在高温和高压下，并结合一定的条件，氮就能形成强烈的爆炸性物质。例如，三硝基甲胺（Tetryl），一种含氮的高能炸药，可用于地雷、炸弹等军事用途。
2. 硫(S) - 第六族
硫是周期表中的第六族元素，也是炸药中常用的元素之一。硫化物是一种常见的炸药形式，常用于制造炸药弹头。此外，硫还参与了其他炸药的制备过程，例如硝化甘油炸药。硫具有很高的能量密度和灵敏性，使其成为制造高效炸药的重要元素。
3. 硝化甘油(C3H5N3O9) - 第十五族
硝化甘油，即三硝基甘油，是一种典型的炸药成分。它是由硝酸与甘油反应得到的黄色黏稠液体，具有高能量密度和较低的灵敏性。硝化甘油被广泛应用于许多领域，如军事爆破、民用工程爆破和医学领域中。 4. 氢氧化铵(NH4OH) - 第一族
氢氧化铵是一种含有氮和氢元素的碱性化合物，在炸药领域中起到重要作用。它通常与其他化学物质混合，形成各种不同类型的炸药。例如，氢氧化铵与硝酸铵（NH4NO3）的混合物被广泛用作民用和军事炸药。氢氧化铵的存在使得这些混合物具有更高的爆炸能力。
5. 硝酸铵(NH4NO3) - 第一族
硝酸铵是一种无色结晶体，是一种常见的氮肥和炸药成分。硝酸铵具有良好的爆炸性能，能够释放出大量的气体和热能。因此，它常被用作军事和民用领域的炸药。硝酸铵有着较高的稳定性，使其成为许多炸药的重要组成部分。
总结：
周期表中的这些炸药元素，如氮、硫、硝化甘油、氢氧化铵和硝酸铵，在炸药制备中扮演着重要角色。它们的特性使得炸药具有高能量密度、较低的灵敏性以及稳定性。这些元素在军事和民用领域中的广泛应用，既展示了它们的重要性，也提醒我们在使用和储存炸药时要谨慎小心。
bop化学结构
第 1 页 共 2 页 bop化学结构
【原创版】
目录
1.引言：介绍 BOP 化学结构
2.BOP 的化学成分和结构
3.BOP 的特性和应用
4.结论：总结 BOP 化学结构的重要性
正文
BOP 化学结构，即 1,3,5-三苯基 -2,4,6-三硝基苯，是一种常见的有机化合物，具有独特的化学结构和优良的性能。作为一种高能炸药，BOP
在军事和民用领域具有广泛的应用。本文将从 BOP 的化学成分和结构、特性和应用等方面进行介绍，以揭示 BOP 化学结构的重要性。
BOP 的化学成分主要包括苯环和硝基，其结构中苯环与硝基相互连接，形成了一种稳定的化学结构。具体来说，BOP 分子由三个苯环和三个硝基组成，其中每个苯环上都连接有一个硝基。这种结构使得 BOP 具有较高的能量密度和较好的稳定性，使其成为一种理想的高能炸药。
BOP 作为一种高能炸药，具有以下特性和应用：
1.高能量密度：BOP 的分子结构使其具有较高的能量密度，可以释放出大量的能量，适用于各种爆破作业。
2.良好的稳定性：BOP 在常温下具有良好的稳定性，不易燃爆，便于储存和运输。
3.广泛的应用：BOP 在军事领域可用于制造炮弹、地雷等武器装备；在民用领域，可用于矿山、隧道、道路等基础设施建设中的爆破作业。
总之，BOP 化学结构作为一种重要的有机化合物，具有独特的化学成分和结构，使其在军事和民用领域具有广泛的应用。 第 2 页 共 2 页
TATB基PBX传爆药配方优化设计及性能研究
TATB基PBX传爆药配方优化设计及性能研究
在现代武器中,关于弹药的安全性问题越来越引起了人们的关注。为了适应现代智能化、信息化战争的需要,对炸药的安全性能提出了越来越高的要求。TATB为基的高聚物粘结炸药(PBX)是由钝感炸药TATB和高分子粘结剂组成的颗粒高度填充的聚合物复合材料,具有很好的安全性,被认为是最优良的钝感炸药之一,也是一种综合性能较好的高能炸药,因此研究TATB基PBX具有重要意义。本文首先用两种方法即喷射细化法和喷雾细化法对主炸药TATB和RDX进行重结晶细化,并对主炸药原料及细化后的炸药进行形貌分析、X射线衍射分析、热性能分析以及撞击感度分析。
结果表明喷射细化法的细化效果优于喷雾细化法,TATB粒径小于100nm,而RDX只有2μm左右,无法制得纳米级RDX;经过细化后的TATB和RDX热稳定性较原料有所降低;细化后TATB的撞击感度较原料TATB有所提高,但是细化后RDX的撞击感度低于原料RDX。然后利用Materials Studio软件对PBX的粘结剂进行模拟选择。通过MS中Discover模块和分子动力学(MD)方法,先对TATB/RDX混合炸药体系进行建模,再对粘结剂体系建模,计算粘结剂和炸药混合体系的结合能,对粘结剂进行优选。最后对用不同包覆方法及不同粒度TATB制备的PBX进行了性能测试,并探讨了TATB不同粒度及占比对PBX性能的影响,为后续深入研究含TATB的PBX的性能奠定了基础。
PBX炸药动态力学行为及起爆特性研究
PBX炸药动态力学行为及起爆特性研究
高聚物粘结炸药是高能顿感炸药,易于加工成所需要的结构形式,力学性能较为稳定,在武器战斗部、导弹装药部及大型攻击性毁伤武器中的应用十分广泛。PBX装药能否在预定的目标位置开始起爆,且起爆前PBX炸药内部是否出现损伤等,这些将直接影响到PBX炸药能否释放出最大的起爆能量,能否准确有效的摧毁敌对目标。无论在何种武器中,PBX装药结构都是薄弱环节,其易于在外界各种因素的影响下,产生各种不同程度的损伤,有的甚至发生意外起爆,而PBX炸药材料的力学行为特性决定了装药的安全性,PBX炸药的安全性将直接影响到武器战斗部的可靠性及安全性。因此,对PBX炸药在复杂动态应力加载条件下的力学响应及起爆特性进行研究具有重要的意义。
基于以上背景,本文以PBX炸药为研究对象,结合实验和仿真的方式对PBX炸药的动态力学行为及起爆特性进行了研究,本文主要研究内容如下:基于SHPB实验技术,对PBX炸药进行动态压缩实验,通过整形器改变入射脉冲波形,结合激光瞬态位移测量系统及高速相机,获得了不同高应变率下的PBX炸药应力-应变曲线,根据实验分析结果及应变能函数,建立了该PBX炸药在不同初始密度下的与应变率相关的本构关系,结果表明,该本构关系与实验数据吻合的较好。仿真结果与实验结果吻合的较好,也证实了该本构关系能够较好的描述其动态力学响应。基于一级轻气炮装置,对PBX炸药在Taylor冲击以及三轴向冲击加载方式下的宏观和细观损伤进行了研究,结合SEM电子显微镜,分析PBX炸药在不同冲击方式及冲击压力下的细观损伤模式。在两种不同冲击方式下,PBX炸药样品的宏观损伤程度与其初始密度有一定的相关性;PBX炸药样品的细观损伤模式与冲击加载的方式相关,进一步认识了PBX炸药的细观损伤机理,为深入认识PBX炸药的起爆机制奠定了基础。
对PBX炸药在平面冲击加载条件下的动态力学响应进行了研究,采用“对称碰撞”方式,结合实验中测到的飞片速度及压力传感器监测到的时间差,通过线性相关拟合获得该PBX炸药的声速C0以及冲击因子?,为下文的冲击起爆压力数值模拟提供了相关的参数。获得了冲击波阵面后不同初始密度PBX炸药的状态参数的三维关系,为该PBX炸药在更大冲击波阵面脉冲作用下的状态参数关系的研究提供了重要依据。结合平面正冲击波的基本关系式,雨贡纽曲线以及实验结果数据,最终获得该PBX炸药起爆前的Grüneisen状态方程及相关参数。对PBX炸药的能量释放行为和临界起爆实验及其冲击压力数值模拟进行了研究。
高能低感炸药FOX-7的结晶研究
高能低感炸药FOX-7的结晶研究
1,1-二氨基2,2-二硝基乙烯（FOX-7）是一种新型含能材料,它晶体密度大(1.878g.cm-3)、能量高、感度低、化学安定性好、耐热性好、综合性能优异,且与TNT、RDX和HMX之间有较好的相容性;FOX-7的能量水平与RDX相近,但比RDX钝感。本论文针对FOX-7在生产应用中存在的晶体形貌差和粒度分布难以控制等问题,对其热力学和结晶行为进行了较为系统的研究,获得了较为全面的FOX-7溶解度数据,制备出形貌规则、粒度可控的晶体,为后期应用奠定基础。采用浊度法测得了FOX-7在不同纯溶剂体系,以及不同二元混合溶剂体系中的溶解度,并使用Apelblat模型、Yaws模型和理想溶液模型对FOX-7在所测溶剂中的溶解度进行了关联拟合。对FOX-7在所测溶剂中的溶解焓、溶解熵和吉布斯自由能等热力学参数进行了计算。
测定了FOX-7在二元混合溶剂DMSO:H2O=2:1中的介稳区宽度,并考察了不同结晶条件对介稳区宽度的影响。研究发现,FOX-7在纯溶剂中溶解度顺序为:DMSO>NMP>DMF>DEF>γ-丁内酯>环己酮>乙酸乙酯>（1,4-二氧六环、水）。在二元混合溶剂DMSO/H2O、DMF/H2O中的溶解度随着温度的升高而增大,且随二元混合溶剂中DMSO、DMF含量的增加而增大;在DMSO:H2O=2:1（体积比）中的介稳区宽度随着温度的升高、降温速率的减小和搅拌速率的增大皆变窄。对FOX-7在8种不同的溶剂体系中进行重结晶。
结果表明,溶剂种类对FOX-7重结晶形貌的影响很大,不同溶剂中重结晶可得到棒状、片状、块状、梳形和聚晶等晶形,其晶体粒径也从几十到几百微米不等,其中分别以二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂时,均可以得到块状晶体,但得到的晶体形貌和粒度大小较难控制。以二元混合溶剂DMSO/H2O为溶剂进行降温结晶,结果发现,FOX-7的晶体形貌和粒度与起始结晶温度和降温速率密切相关。在5080℃范围内,降温速率不低于2℃·min-1的条件时,可得到形貌为立方块状的高品质FOX-7晶体,并且粒径在20150μm范围内可控。对不同形貌（棒状、片状、菱形、梳形、棱柱、块状）的FOX-7晶体进行性能分析,结果表明,晶体的形貌不同,其晶体结构没有改变,但是对晶体密度、感度及热稳定性产生一定影响。 当FOX-7晶体形貌相同（均为块状）、粒径不同时,发现随着粒径增大,晶体热稳定性有相应的提高。
1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑(MTNP)的制备及性能
1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）的制备及性能
提高能量水平和安全性是炸药技术发展的永恒主题。为提升武器弹药的作战效能,要求炸药必须具有更高的能量;为使武器具有更好的使用安全性,装药应满足钝感要求。以TNT为载体的熔铸炸药在军用混合炸药中的比例曾高达90%以上。但是随着科技的进步,TNT由于感度高、密度低、爆轰性能不理想等缺点,已经不能满足现代军事对弹药的要求。
因此,寻找性能更优越的用于替代TNT的新一代高能钝感熔铸炸药载体成为当前研究的热点。MTNP是TNT的理想替代品,相对于其它TNT替代品而言,MNTP具有无可比拟的优势和特点:能量接近RDX（D=8650 m·s-1,爆压P=33.6 GPa,计算值）,撞击感度（IS>50J）与TATB相当,DSC分解峰值（Td=285℃）与HMX相当,熔点（m.p.=91.5℃）与TNT相当,是高能不敏感熔铸炸药连续相的极佳候选物!性能十分诱人,期待进一步开发其应用价值。本论文将研究高能钝感炸药1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）的制备方法,包括一步合成法和分步合成法。在一步合成法中,以吡唑为起始原料,用DMC进行甲基化,并研究了不同条件下的反应情况,探讨了温度、溶剂量和催化剂用量对甲基化反应的影响,确定了最佳反应条件,进行放大实验,得到最佳反应时间为5h,产率73.3%;然后用硝硫混酸、杂多酸/HNO3以及蒙脱土K-10/Bi（NO3）3硝化体系进行硝化,但最终没能得到MTNP。
在分步硝化法中,以吡唑为起始原料,通过硝酸/醋酐硝化体系进行硝化,硝基转位重排等步骤得到中间体3,5-二硝基吡唑,尝试了多种高沸点溶剂以及无溶剂的方法对其工艺进行了优化,探讨了温度对硝基转位重排的影响,确定了最佳反应条件:使用高沸点溶剂时,苯甲腈效果最佳,产率90%以上,反应温度180℃;无溶剂反应时,1-硝基吡唑重排为3-硝基吡唑的最佳温度是180℃,1,3-二硝基吡唑重排为3,5-二硝基吡唑的最佳温度是160℃,产率均>99%。3,5-二硝基吡唑再用硝硫混酸硝化体系进行硝化得到TNP,最后通过硫酸二甲酯进行甲基化得到MTNP,总产率66.9%。采用熔点测定、元素分析、红外光谱以及核磁共振等对目标产物MTNP进行了结构表征,并对部分性能进行了测定:热分解温度240.4℃,密度1.71 g·cm-3,撞击感度70 J,摩擦感度360 N。测定了MTNP与TKX-50、TNT、CL-20、RDX、Al粉、HTPB和PET的相容性,计算了MTNP的热分解动力学及热力学参数,进行了熔铸实验并测定熔铸混合炸药的密度(1.77
rdx8701燃烧参数
rdx8701燃烧参数
RDX8701燃烧参数
RDX8701是一种高能推进剂，常用于火箭发动机和炸药中。它的燃烧参数是指在燃烧过程中所涉及的一些关键参数，包括燃烧速度、燃烧温度、燃烧产物等。
燃烧速度是指燃烧物质在单位时间内燃烧的速度。RDX8701的燃烧速度较快，这是由于其分子结构中含有大量的氧原子和高能键。这些特点使得RDX8701能够迅速释放出大量的能量，产生高温和高压，从而推动火箭或产生爆炸等效果。
燃烧温度是指在燃烧过程中产生的高温。RDX8701的燃烧温度较高，可以达到上千摄氏度。这种高温能够使燃烧产物分解、反应和蒸发，产生更多的燃烧产物和能量。同时，高温还能够提高燃烧速度，使燃烧过程更加剧烈和迅猛。
燃烧产物是指在燃烧过程中生成的物质。RDX8701的燃烧产物主要包括水、二氧化碳、氮气和一些有机化合物。其中，水是由燃料中的氢原子和氧原子结合而成，二氧化碳是由燃料中的碳原子和氧原子结合而成，氮气则是由空气中的氮原子生成。这些燃烧产物的生成释放出大量的能量，同时也起到了稀释和冷却的作用。
RDX8701的燃烧参数对于火箭发动机和炸药的设计和性能有着重要的影响。首先，燃烧速度的快慢决定了推进剂的推力和燃烧效率。如果燃烧速度过快，可能导致燃料在燃烧室内无法完全燃烧，造成能量的浪费和推力的降低；如果燃烧速度过慢，则可能导致燃料无法在规定的时间内燃烧完全，影响发动机的正常运行。其次，燃烧温度的高低决定了燃烧产物的种类和生成量。高温能够使燃料中的化学键断裂和重新组合，产生更多的燃烧产物和能量，提高火箭的推力和炸药的威力。最后，燃烧产物的组成和性质决定了火箭发动机和炸药的环境影响和安全性。一些燃烧产物可能对环境产生污染或对人体造成危害，因此需要进行合理的处理和控制。
为了准确地确定RDX8701的燃烧参数，科学家们通常会通过实验和模拟计算来获得相关数据。实验方法可以通过在控制条件下进行燃烧试验，测量燃烧速度、燃烧温度和燃烧产物的生成量。模拟计算方法则基于燃烧理论和化学动力学原理，通过数学模型和计算机程序来模拟和预测燃烧过程中的各个参数。