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CL-20 应用中抑制晶变和降低感度问题的思考

2021-05-07焦清介,欧亚鹏

含能材料 2021年4期
关键词:工艺

CL-20(六硝基六氮杂异伍玆烷)作为第三代含能材料的典型代表,是当前能量密度最高的单质炸药,可显著提高混合炸药和推进剂的能量。自1987 年问世以来,国内外学者倾注了大量精力研究CL-20 的晶体特征及应用性能,公布了多个以CL-20 为基的混合炸药和推进剂配方,但CL-20 自身存在的易晶变、感度高、晶体强度差等固有缺陷,也为解决CL-20 应用中的安全性问题带来了挑战。我们围绕CL-20 的上述缺陷,针对CL-20 混合炸药应用中抑制ε-CL-20 晶变、降低感度、增强颗粒力学性能等问题,提出了一些观点和建议。

一. 复合体系中ε-CL-20 晶变机理及抑制方法

CL-20 是一种多晶型(α、β、γ、ε)化合物,常温常压下ε 型密度最大、能量最高、感度最低。但在受热或周围介质诱导作用下,ε 型易发生晶型转变,转化为密度较小、能量低、安全性差的γ 型。因此,必须找到ε-CL-20 的晶变机理,并针对性地提出抑制方法。

1. ε-CL-20 晶变规律与机理

ε-CL-20 的晶变受温度、压力、溶剂等诸多因素的影响,过程十分复杂。

首先是ε-CL-20 在受热过程中的自晶变,本质上是向更高稳定性和更低Gibbs 自由能晶型过渡的过程。CL-20 的ε 与γ 晶型之间存在一个临界转变温度,低于该温度时ε 晶型较稳定,不足以克服活化能垒而转变为γ 晶型;而高于该温度时γ 则为稳定晶型。

其次是固液溶解体系的晶变,在ε-CL-20 应用中所涉及的情况大部分都属于这种,工艺助剂对CL-20 有一定溶解性,未完全溶解的ε-CL-20 表面也存在微溶层,待驱溶或固化后,少量β-CL-20 析出。β-CL-20 在热刺激作用下迅速转变为γ-CL-20,作为晶种诱导其余ε-CL-20 晶变。……

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