金属氢化物的加入对炸药的热安全性的影响(2)

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2.1 DSC结构和原理简介 7

2.2 DSC的动力学分析方法简介 8

2.2.1 Kissinger法 8

2.2.2 Ozawa法 10

2.3 DSC实验部分 11

2.3.1 实验仪器与样品 11

2.3.2 实验条件 11

2.3.3 实验结果与分析 12

2.4 DSC动力学分析 18

2.5 小结 20

3 MgH2，Mg(BH4)2与TNT，AN混合物的ARC研究 22

3.1 ARC结构和原理简介 22

3.2 ARC的动力学分析方法简介 24

3.2.1 速率常数法 24

3.2.2 反应机理函数法 26

3.3 ARC实验部分 28

3.3.1 实验仪器与样品 28

3.3.2 实验条件 29

3.3.3 实验结果与分析 29

3.4 ARC动力学分析结果 35

3.5 小结 39

结论 40

致谢 41

参考文献 42

1 绪论

1.1 研究背景和意义

炸药源于我国，至唐代，我国已发明火药（黑色炸药），这是世界上最早的炸药。宋代时，黑色炸药已被用于战争，然而当时的火药需要明火点燃，爆炸效力也不大。一直到19世纪中期，威力较大的黄色炸药由瑞典化学家、工程师和实业家诺贝尔发明。从此各国加大了对炸药的研究，至今，世界各国已经研制出多种炸药如奥克托今(HMX)、高氯酸铵(AP)、硝酸铵(AN)、三硝基甲苯(TNT)、黑索金(RDX)等，与此同时，炸药热安全性也一直是各国关注的研究课题。

炸药的安定性关系到炸药及弹药的安全生产、使用、加工和贮存，尤其为了适应当代机载、舰载新武器和宇航发展的需要。就某种意义来说，炸药的热安定性是比感度更为重要的一个特性，若炸药的感度大，可以采用物理方法予以钝化处理，而热安定性差，却是炸药的“分子病”，对某一种固定炸药来说是不可改变的，只能通过控制外部条件做到安全贮存及使用。

60年代中期，为了提高火箭推进剂的能量，将比冲提高到2499N·s/kg以上，国外对高能推进剂的研究形成了高潮[1]。许多研究者以极大的兴趣探索新的高能氧化剂、燃料添加剂、含能粘合剂和含能增塑剂。试图将高热值元素及含能基团引入推进剂的各组分上。在燃料添加剂方面研究了金属及金属氢化物如锂、铍、硼、三氢化铝、氢化锂铝、硼氢化物。人们虽做出了巨大的努力，付出了昂贵的代价，但结果是令人失望的。因为大多数含能材料制备困难、稳定性差、毒性大、成本高、与其它成分不相容，难于付诸实用，这种困境致使新含能材料的研究渐趋低潮。

在这些研究中，金属氢化物储氢材料和多孔硅聚合物储氢材料凸显的优点，值得人们引起重视。而金属氢化物是储氢材料的一种，虽然不是专门针对含能材料研发的，但其反应活性较高，质量热值和密度较大，爆炸、燃烧过程中可释放出大量的热能，有望成为高性能火炸药的燃料组分[2]。Mg是金属中储氢能力最大的元素，MgH2的储氢质量分数可达7.6%。另外，一些Mg基复杂氢化物近年来也被开发出来，如Mg(BH4)2的质量储氢分数高达14.8%[3]。其中镁粉，硼粉本身就是火炸药的高能组分，而氢又是高能的清洁燃料，所以Mg(BH4)2或MgH2这种镁、硼与氢的有机结合体有望作为高热值的火炸药组分，提高和改善炸药性能。本次毕业设计的目的就是利用差示扫描量热仪（Differential Scanning Calorimeter，DSC）、绝热加速度量热仪(Accelerating Rate Calorimeter，ARC)探索金属氢化物与单质炸药的混合物的受热分解情况，从而获得金属氢化物的加入对炸药的热安全性的影响。并且通过改变混合物的配比，获得最理想的热稳定性能，从而为含金属氢化物高能炸药的使用提供参考。论文网