3-硝基-1, 2, 4-三唑-5-酮自催化分解反应特性与热安全性研究
2018-09-26王凯王俊林徐东郭天吉王伟涂建
兵工学报 2018年9期
王凯, 王俊林, 徐东, 郭天吉, 王伟, 涂建
(北京航天长征飞行器研究所, 北京 100076)
0 引言
3-硝基-1, 2, 4-三唑-5-酮(NTO)是一种白色晶体,是近年来受到人们普遍重视的一种高能量密度化合物[1],其密度高达1.93 g/cm3. 它的爆轰能量接近于黑索今(RDX),但感度近似于三氨基三硝基苯(TATB),是一种很有应用前景的低易损性钝感炸药。NTO毒性小、原材料价廉易得且容易制备,与其他材料相容性好,有关其合成、性能及应用等方面的研究受到了国外普遍的关注,并得到广泛应用[2-9]。
Kondrikov等[10]利用波尔登管式压力计研究了NTO在温度区间200~260 ℃内的分解反应动力学,结果发现在此区间内其分解反应分为两个截然不同的阶段:快速1阶分解和随后的自催化反应。Greory等[11]利用热重(TGA)与差示扫描量热(DSC)试验方法研究了NTO的分解反应,计算了其活化能和分解反应方程,通过计算得到其分解反应活化能平均值在130~140 kJ/mol之间,在反应的不同阶段其活化能不同。
自催化分解反应在含能材料中很常见,由于这类反应容易受到未知的外部影响而被意外引发,并伴随着热量的突然释放,因此十分危险。不同于一般的n级动力学分解反应,自催化反应在发生剧烈反应前,很长一段时间内都不会有明显的温升现象,而一旦发生明显温升,就会迅速发展成热爆炸[12]。因此,研究NTO的反应类型及其特性具有重要意义。本文用中断回归法[13]研究了NTO的自催化分解特性。瑞士安全技术与保障研究所提出了一种比较有效可靠且具有较高统计学意义的鉴别自催化反应的方法——瑞士方法[14-15]。……
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