DNP/DNTF 低共熔物的二元相图及熔融动力学
2021-05-07李秉擘罗一鸣张蒙蒙
李秉擘,罗一鸣,雷 伟,张蒙蒙,王 威
(西安近代化学研究所,陕西 西安 710065)
1 引言
呋咱和氧化呋咱化合物是一类重要的含能材料,具有高密度、活性氧、高生成热和良好的热稳定性[1-4]。其中,3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)作为熔铸炸药和高能推进剂被广泛研究[5-7]。它具有高爆速(9250 m·s-1),高密度(1.937 g·cm-3)和低熔点(109~111 ℃)的特点,并且DNTF 的热稳定性很高,常压下的热分解峰温为253.6 ℃,5 s延迟爆炸温度为308 ℃[8-9]。但由于DNTF 具有较高的撞击感度(92%)[10],限制了其在炸药和推进剂中的应用。
含能低共熔物是指两种或两种以上的含能化合物,在其中一个或多个组分熔融的状态下,其他组分溶解其中,从而使熔点降低并使各组分均匀混合的混合物[11]。同时,相对于低熔点单质炸药,含能低共熔物在安全性和工艺上有着明显的优势。有研究表明[12-14]DNTF 可分别与梯恩梯(TNT)、1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)和2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)等形成低共熔物。而TNAZ 的撞击感度偏高(44%)且挥发性较大,与DNTF 形成的低共熔物对安全的提升有限;而TNT 与DNAN 的能量偏低,造成低共熔物的能量水平较之DNTF 下降较多。
3,4-二硝基吡唑(DNP)是一种性能优越的氮杂环类含能化合物,它的熔点为86~88 ℃,密度为1.87 g·cm-3,爆速为8100 m·s-1,爆压为29.4 GPa,热分解峰温为338 ℃。此外,DNP 对机械刺激(撞击感度0%、摩擦感度0%、特性落高71.3 cm)比TNT(撞击感度4%~8%、摩擦感度4%~6%、特性落高59 cm)更钝感。与梯恩梯(TNT)相比,DNP 具有密度大、爆速高、爆压大、更钝感等优点[15-17]。雷伟等[18]研究发现:DNP 与常用炸药组分RDX、HMX、CL-20、AP、Al 和微晶蜡相容,表明DNP 作为熔铸炸药载体可以与这些组分组成混合炸药,具有广泛的适用性。……
