纳米铝粉对烟火药剂热安全性影响研究

为研究铝粉纳米化后对烟火药剂性能的影响,本文将普通铝粉和纳米铝粉分别与氯酸钾、硫粉按照零氧平衡的同一配比（17％AL＋63％KClO3＋20％S）配成的烟火药剂进行ARC热分析对比试验发现,含纳米铝粉的烟火药剂热分解的初始反应温度降低,反应到达最大温升速率所需的时间延长,反应所能达到的最高压力降低。这说明纳米铝粉的加入在加速其反应进程的同时,可有效地降低其反应的激烈程度和危险性,即铝粉纳米化后可以有效的改善烟火药剂的性能,提高其安全性。     

绝热加速量热仪研究锂离子电池电解液热安全性

利用绝热加速量热仪对商业锂离子电池中常用的3种电解液进行了热分析实验,并根据测试结果评价了其热安全性.3种电解液的初始反应温度均在180～200℃之间;运用绝热理论模型,得到3种电解液热分解反应的活化能Ea分别为(246.202±2.866)kJ·mol、(277.94±7.49)kJ·mol-1和(778.81±34.86)kJ·mol-1;每克样品反应终止时压力分别达到2173.84kPa、2 074.80kPa和2408.65 kPa,压力升高值△P分别为:819.42 kPa、1 619.37 kPa和808.54 kPa.     

偶氮二异丁腈热安全性分析与评估

为获得偶氮二异丁腈(AIBN)在各种热应力条件下的危险参数,通过简化的压力容器试验测试AIBN的热分解激烈性等级,采用差示扫描量热仪(DSC)和绝热量热仪(ARC)对AIBN的热分解过程进行研究,用动力学与热稳定性分析软件AKTS计算动力学参数在整个反应进程中的变化情况,并根据ARC测试结果推算自加速分解温度(TSADT)。结果表明:AIBN的热分解激烈性为Ⅱ类,易呈现爆炸特性;其初始分解温度和TSADT很低,分别约为78℃和61℃,且分解放热过程和熔融吸热过程同时发生。因此,在AIBN的生产、使用、贮存和运输等过程中应加强温度监控,并根据实际情况采取降温措施。     

铝粉超细化对KClO3/Al/S配方药剂特性的影响

为研究铝粉超细化后对烟火药剂性能的影响,将普通铝粉和纳米铝粉分别与氯酸钾、硫黄粉按照零氧平衡的同一配比(17%Al+63%KClO3+20%S)配制成烟火药剂,分别用0#样品和1#样品表示。用ARC、WL-1型落锤仪和MGY-1型摆式摩擦感度仪等试验装置从热安全性、撞击感度和摩擦感度等方面进行对比试验。结果表明,与含普通铝粉的0#样品相比,含纳米铝粉的1#烟火药剂热分解的初始反应温度明显降低(118.67℃<123.3℃),反应到达最大温升速率所需的时间明显延长(4.94min>0.13 min),反应所能达到的最高压力明显降低(2.77 MPa/g<3.14 MPa/g),反应动力学因子明显降低(361.85 kJ/mol<409.41 kJ/mol),撞击感度明显下降(12%<100%)。这说明铝粉粒径对药剂的性能有一定的影响。纳米铝粉的加入在加速烟火药剂反应进程的同时,可有效降低其反应的激烈程度、压力危险性和撞击危险性,即铝粉超细化后可以有效改善烟火药剂的性能,提高其安全性。     

过氧化氢异丙苯热稳定性与热安全性研究

为研究过氧化氢异丙苯(CHP)的热稳定性和热安全性,利用C80微量量热仪对CHP在空气中的热分解进行试验研究。利用热分析技术研究CHP的热分解,得到了升温速率对CHP热分解的影响,CHP热分解的活化能,绝热条件下最大反应速率到达时间Tmrad和不同包装下的自加速分解温度。结果表明:随着升温速率的增加,CHP的起始放热温度和最大放热温度随之升高;CHP热分解的活化能范围为52～91 kJ/mol;Tmrad为1,8,24,50和100 h时对应的起始温度分别为118.08,75.41,55.83,44.83和34.52℃;CHP的储罐内径越大,其对应的自加速分解温度越低。     

硝酸异辛酯的热安全性研究

为了研究十六烷值改进剂—硝酸异辛酯(EHN)的热稳定性与热危险性,采用C600微型量热仪测试硝酸异辛酯的热分解特性.利用热分析技术考察温升速率对EHN热分解特性的影响,并利用活化能、TMRad(在绝热条件下最大反应速率到达时间)和自加速分解速率(SADT)方法评价此改进剂的危险性.结果表明,EHN发生分解反应的起始放热温度和最大放热温度均随着温升速率的增加而增大,且四种温升速率的反应机理是一致的.计算得到EHN热分解活化能在143.6-213.6kJ/mol之间.通过绝热条件下TMRad评价得出EHN在常温常压条件下不易发生危险失控,EHN自加速分解温度为98℃＞75℃,即在常温条件下储运是安全的,为储运硝酸异辛酯提供有力的数据支持.     

简单放热化学反应体系热安全性研究判据

许多危险化学物质在发生热化学反应的同时通常会放出热量,如果能量不能有效释放就可能引起火灾和爆炸事故,考虑到化学物质对热的响应方式非常复杂,从分析绝热条件下化学物质的热化学反应动力学入手,利用化学物质的物理化学特性参数计算化学反应体系在绝热条件下发生热化学反应的温升速率dT/dt,进而获得有关的动力学因子A,E等。结果表明,尽管在近似绝热条件下化学反应体系的热化学反应与其本身的特性和反应容器有关,但温升速率dT/dt只与物质的物理化学特性参数有关。含氯酸钾的几种简单放热反应体系的ARC实验结果进一步验证了这一结论。因此,同一种化学物质与不同物质构成的多元混合反应体系在相同近似绝热条件下的热化学反应特征参数,可以作为判据用来比较并评价体系的相对安全性,该判据对表征热化学反应的难易程度以及物质的相对安全性起到一定的指导意义。     

硝酸异辛酯热安定性的实验研究

使用加速量热仪(ARC)研究硝酸异辛酯(EHN)的热分解,得到热分解温度随时间的变化曲线,自放热速率、分解压力随温度的变化曲线以及分解压力随升温速率的变化曲线。分析在绝热条件下硝酸异辛酯的热分解反应动力学和热分解过程,计算表观活化能、指前因子和反应热等参数。根据绝热热分解的起始温度和反应热数据,给出硝酸异辛酯在反应危险度等级中的分类,并计算在75℃时的反应风险指数。     

环境温度对烟火药剂混触机械感度的影响研究

对烟花爆竹药剂典型氧化剂与还原剂的二元混合物在不同温度的条件下进行撞击感度及摩擦感度测试,分析不同氧化剂、还原剂及温度对二者混触的影响规律。结果表明:含有硫磺的药剂撞击感度值较大,含有镁铝合金粉的药剂摩擦感度值较大;随着温度升高,药剂的撞击感度值升高,而不同药剂的摩擦感度值表现出不同趋势,这与机械撞击和摩擦作用下起爆机理不同有很大的关系,并从理论上对实验结果进行分析。     

复合乳化剂对乳化炸药热安全性影响研究

为了探究复合乳化剂对乳化炸药热分解特性的影响,使用C80微量热仪通过MC法研究了乳化剂A(SP80)和乳化剂B(T152)作为单一乳化剂和复合乳化剂(加入比例为1:1、1:2、2:1)制备的乳化炸药。以升温速率为0.5K/min时的C80热流速曲线为基础来求解5种炸药热分解反应的表观活化能(Ea)、指前因子(lnA)等热安全参数。结果表明,使用复合乳化剂制备的乳化炸药稳定性均高于使用单一乳化剂的乳化炸药。采用复合乳化剂可导致乳化剂分子间排斥作用降低,使分子排列更紧密,增加了界面膜的致密性。当加入的乳化剂比例为m(SP80):m(T152)=1:2时,由于两种乳化剂相互作用形成致密的复合界面膜,其稳定性最高。     

奥克托今在丙酮中的热安全性研究

奥克托今(HMX)作为爆速高和耐热性好的炸药被广泛应用,其制备提纯工艺均在丙酮中进行。为研究HMX在丙酮中的热安全性,用差示扫描量热-热重(DSC-TG)同步热分析仪研究HMX的热分解过程。测得升温速率为5,10,15,20℃/min的DSC和热重-微商热重法(TG-DTG)曲线,并得出分解峰温分别为279.8,282.5,284.5和288.8℃。用自行设计的临界爆温测试装置,通过小容量法测定HMX、丙酮以及HMX的丙酮溶液的临界爆炸温度。结果表明,在试验条件下,HMX的丙酮溶液的临界爆炸温度高于纯HMX的临界爆炸温度,说明丙酮抑制了HMX的热分解反应,当HMX溶液质量分数为10%时,临界爆炸温度最高,热安全性最好。     

Applications of thermal hazard analyses on process safety assessments

In 2011, a large petrochemical complex in Taiwan incurred several fire and explosion accidents, which had considerable negative impact for the industry on both environmental and safety issues. Reactive substances are widely used in many chemical industrial fields as an initiator, hardeners, or cross-linking agents of radical polymerization process with unsaturated monomer. However, the unpredictable factors during the process having risk to runaway reaction, thermal explosion, fire, and exposure to harmful toxic chemicals release due to the huge heat and gas products by thermal decomposition could not be removed from the process. This study used differential technology of thermal analysis to characterize the inherent hazard behaviors of azo compounds and organic peroxides in the process, to seek the elimination of the source of the harmful effects and achieve the best process safety practices with zero disaster and sound business continuity plan.     

库房火灾事故中弹药热安全性研究

为研究不同火灾条件下弹药发生慢速烤燃的升温速率,以典型地面仓库和舰船舱室火灾为研究对象,建立仿真模型,模拟计算发生火灾时弹药贮存环境的热激源强度及其演化规律,针对发动机在此类环境下的热安全性开展仿真计算,分析其响应规律。研究结果表明：不同火灾条件下弹药慢速烤燃的升温速率有很大区别且往往高于标准慢速烤燃试验常用的升温速率3.3 K/h。随着慢速烤燃升温速率的提高,发动机烤燃点火时间提前,点火时刻发动机中间位置温度下降,两端温度升高,且点火位置向发动机喉部移动。研究结果可以指导弹药库房的设计及弹药安全性增强设计。     

锂离子电池安全性特点及热模型研究

锂离子电池的安全问题越来越受到重视.本文从锂离子电池热安全性特点着手,分析了锂离子电池的着火、爆炸和电解液泄漏等安全事故特点.简单介绍了锂离子电池主要材料的产热特性、相互反应产热特性.讨论了锂离子电池热模型建立的两种途径,即量热仪途径和化学反应途径,通过这些热模型的建立,来指导锂离子电池的安全设计和管理.