用加速量热仪研究乳化炸药的热稳定性

使用加速量热仪（ARC）研究了一种新型乳化炸药的热稳定性,得到了乳化炸药样品的热分解温度和压力随时间的变化曲线以及自热速度,分解压力随温度的变化曲线,分析了其热分解过程,计算了表观活化能Ea和指前因子A。测试和分析结果表明所测试的乳化炸药具有良好的热稳定性。     

含能材料CL-20的热安全性测试分析

CL-20是一种高能量、高性能的炸药。为了研究CL-20的热分解性能,分别采用DSC-TG、DSC-TG-QMS联用系统和高压型差示扫描量热仪(DSC 204 HP)对CL-20的热安全性进行了测试分析,并计算了CL-20的热力学参数和动力学参数。结果表明,CL-20固体炸药在不同升温速率下的TG曲线基本相似,都只有一个台阶。在升温速率为10 K/min时,CL-20在放热峰温处的活化焓、活化熵和活化自由能分别是177.26 k J/mol、52.61 J/(K·mol)和149.7 kJ/mol。CL-20热分解后的气体产物主要有NO、CO、CO_2和H_2O,离子流强度约为10-9A,其中H_2O的离子流强度最大。不同压力时CL-20热分解的过程不同,在压力高的情况下CL-20分解放热更多,反应过程越剧烈,热安全性越差。与常压下相比DSC放热峰值温度降低。     

缓慢加热条件下壳装PBX炸药响应特性研究

为了研究弹药在热刺激作用下的响应规律，进行了壳装PBX炸药慢速烤燃试验，获得了1 K/min升温速率下壳体内部的压力-时间曲线，壳体内部压力变化过程表现为炸药热分解产气段、点火燃烧段和壳体破裂段3个阶段。提出了一种模拟计算慢速烤燃时壳装PBX炸药发生低等级响应过程的理论方法，首先计算炸药点火前的温度场分布，引入热分解系数k描述炸药热分解消耗的程度，在此基础上建立改进的内弹道方程组，模拟计算了因炸药点火燃烧导致壳体内部压力快速上升的行为，理论值和试验值吻合良好，随后应用LS-DYNA软件模拟了壳体在内部压力作用下的破裂行为。计算了1.0～10.0 K/min之间6种不同升温速率条件下炸药点火后的压力-时间曲线，当升温速率为1.0 K/min时，炸药点火后压力增长速率明显高于其他工况。     

乳化炸药高压热分解试验研究

为分析压力在乳化炸药泵送事故中的影响,运用高压加速量热仪对乳化炸药、硝酸铵和含有10%水分的硝酸铵样品热分解特性进行研究。结果表明:压力对于乳化炸药,硝酸铵和含有10%水分硝酸铵样品的热分解有着显著的影响,压力条件下虽然起始分解温度基本没有变化,但是样品反应速率有了显著的升高,导致放热量增大。水分的存在阻碍硝酸铵的热分解,在乳化炸药配方中适当增加水份含量可以提高乳化炸药生产安全性。分析认为相比于温度,压力对于泵送事故的影响更为关键。     

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。     

大豆磷脂对乳化炸药热稳定性影响研究

为分析乳化剂对乳化炸药热稳定性影响,用热重差热联用热分析仪(TG-DTA-DTG)分析乳化炸药热分解特性,根据Kissinger法计算乳化炸药热分解动力学参数。研究结果表明:大豆磷脂显著降低乳化炸药体系的峰温;含有大豆磷脂的乳化炸药热分解曲线有分裂峰;大豆磷脂在145℃发生自分解,其对乳化炸药活化能值影响不大。大豆磷脂对乳化炸药热稳定性影响的机理可能是大豆磷脂中的活性小分子物质诱导乳化炸药中的硝酸铵离解反应产物在较低温度下参与反应,从而使乳化炸药热稳定性降低。     

Mg(BH_4)_2对钝化RDX安全性的影响

在钝化黑索今(RDX)中加入硼氢化镁(Mg(BH_4)_2)有望提高其爆炸性能,但也带来潜在的危险。为研究Mg(BH_4)_2在钝化RDX中的应用可行性,参照炸药试验方法,测试钝化RDX/Mg(BH_4)_2混合炸药的爆热、机械感度、热感度、热安定性以及组分间的相容性。结果表明,Mg(BH_4)_2质量分数为10%和20%时,炸药爆热分别提升16.93%和33.02%;表观活化能略有增加,对热安定性无明显影响;Mg(BH_4)_2与钝化RDX相容性为一级;质量分数为10%时,混合炸药的5 s爆发点为283℃,与钝化RDX相似,但机械感度明显增大。Mg(BH_4)_2作为添加剂虽然能够增强炸药能量,但必须避免撞击、摩擦等外界条件,以保证试验和生产安全。     

石墨烯对RDX机械感度及爆轰性能的影响

炸药添加剂对改善单质炸药安全与能量特性有重要作用。为研究纳米微颗粒石墨烯(Gr)对黑索今(RDX)热性能、机械感度及爆轰性能的影响,设计不同比例含量的Gr/RDX混合药剂配方,并对其进行差热、撞击感度、摩擦感度、爆速及钢凹深度的测试分析。结果表明:与纯RDX相比,Gr/RDX混合药剂DSC（差示扫描量热）曲线分解峰宽变窄、峰形更尖锐,Gr加速RDX的放热过程;Gr/RDX混合药剂撞击感度与摩擦感度随Gr比例含量的增加呈先降低后升高的趋势,少量Gr可使RDX变得钝感,含量增加时,敏化作用逐渐表现出来;Gr/RDX混合药剂爆速与钢凹深度随Gr比例含量的增加而降低;Gr含量为1%时可显著降低RDX的机械感度,而能量基本不衰减。Gr可作为RDX功能添加剂,在确保能量输出的同时,可降低机械感度、提高安全性。     

氢化锆卷扬成雾及其爆炸火焰传播研究

设计氢化锆卷扬成雾及爆炸综合测试平台,研究氢化锆卷扬成雾及爆炸火焰传播机理.研究表明:破膜激波卷扬起沉积氢化锆粉尘后进行速度方向发生持续变化的往复运动,压力集中在中部70 mm处.点燃初期,氢化锆粉尘的火焰速度比较慢,呈不规则的离散型火焰锋面,后期火焰速度加快,火焰锋面趋向于弧线型,随着氢化锆粉尘的浓度继续增大,火焰锋...     

有效磷含量对硝酸铵溶液热安全性的影响北大核心

为了了解硝酸磷肥生产过程中,硝酸铵溶液中加入磷酸一铵的安全性,通过自制实验装置,研究了有效磷含量对质量分数为85%的硝酸铵溶液热分解的影响。结果表明,质量分数为85%的硝酸铵和磷酸一铵混合溶液的临界爆炸温度高于纯质量分数为85%的硝酸铵溶液,稳定性更好;磷酸一铵抑制硝酸铵的热分解,随着有效磷含量的增加,硝酸铵混合溶液临界爆炸温度升高;升温速率对硝酸铵混合溶液的临界爆炸温度影响很大,随着升温速率由2℃/min升高到3℃/min,质量分数为85%的硝酸铵混合溶液的临界爆炸温度升高,不易发生爆炸,安全性更好。研究结果对硝酸磷肥的生产安全有一定的指导意义。     

氯丙烯直接环氧化工艺反应物料危险性研究

为了保证利用双氧水氧化氯丙烯直接环氧化制备环氧氯丙烷新工艺的安全开发,针对此工艺涉及的混合危险物料,利用C80量热仪对混合物料热稳定性进行了测试,获得了混合物料热扫描曲线;利用AKTS软件处理得到了混合物料热特性参数和分解动力学数据,在此基础上结合HYSIS软件进行了预防气相燃爆方面的安全分析。结果表明:混合物料初始pH值为8左右,其pH值随放置时间延长而降低;混合物料TD24值为21.3℃,混合物料发生失控的可能性等级为高;混合物料中双氧水分解受温度影响较大,在30℃和60℃下,混合物料分别经过1.3 h和0.8 h就会分解释放出达到氧含量报警值的氧气。     

氯离子浓度对硝酸基复合肥水溶液热安全性影响研究

为了研究复合肥洗涤液中氯离子浓度对硝酸基复合肥水溶液热稳定性影响,利用自行研制的临界爆炸测试装置对硝酸基复合肥水溶液的热安全性进行测试。结果表明,不同浓度氯离子对硝酸基复合肥水溶液临界爆炸温度影响较大,复合肥水溶液的分解温度随着氯离子浓度的增大呈先降低后升高的趋势。研究结果对硝酸基复合肥的安全生产具有指导意义。     

过氧化苯甲酸叔丁酯热危险性实验研究

为了研究TBPB的热危险性,采用液体自燃点测试仪研究TBPB自燃点随浓度的变化规律,应用快速筛选量热仪研究不同升温速率下TBPB的热分解,同时利用差示扫描量热仪研究TBPB热流-温度变化规律。研究结果表明:当TBPB浓度为0.83 g/L时,自燃温度达到最低值125.1 ℃,浓度是影响其自燃温度的重要指标;随升温速率升高,初始分解温度逐渐升高,可见升温速率越高,TBPB分解的初始温度越高,当环境温度未达到初始分解温度时,相对较安全;TBPB最低起始反应温度为95.4 ℃,平均放热量为893.28 J/g,运用Kissinger,Ozawa 这2种方法得出E1=84 063.2 J/mol,E2=86 442.3 J/mol,指前因子为1.69×109,反应级数为0.92。其放热量较大,起始反应温度较低,热量无法及时移出时,极易发生燃烧爆炸事故。     

微量Fe3+对过氧化氢异丙苯热稳定性影响研究

为研究微量铁离子（Fe³⁺）对过氧化氢异丙苯（CHP）热稳定性的影响,采用绝热加速量热仪（ARC）对CHP及含4种不同浓度Fe3+的CHP进行了绝热分解测试,测试分析了5个样品在绝热条件下的起始分解温度（To,s）、绝热温升（ΔTad,s）、最大温升速率（mm,s）和最大温升速率到达时间（θm,s）等参数,并利用热惰性因子Φ对实验数据进行了修正。研究结果表明:在绝热条件下,微量Fe3+的存在对CHP分解的To,s,ΔTad,s,mm,s和θm,s均有较大影响,且浓度不同对各参数的影响不一样;Fe³⁺的存在增加了CHP分解的剧烈程度,且浓度越大,CHP分解越剧烈,其热分解失控可能性越大,危险性越高;储存运输CHP时要避免与高浓度的Fe³⁺接触。研究结果可为CHP的热稳定性安全提供一定参考。     

机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离研究

为合理设定机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离,基于爆炸威力计算模型,利用有限元分析软件AUTODYN模拟包装约束下爆炸品爆炸冲击波特性,通过引入包装约束系数,描述包装材料对爆炸威力影响,计算航空运输易爆危险品存储区外部安全防护距离.结果表明:1 mm厚度聚碳酸酯、钢和铝材质外包装的包装约束系数分别为0.9047,...     

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。     

基于可变模糊集理论的硫化矿炸药自爆危险性评价

为了判定某高硫矿山的炸药自爆危险性,采用可变模糊集理论对矿山中的黄铁矿含量、装药时间等8个影响炸药自爆的因素进行评价。根据可变模糊评价模型确定指标评价区间矩阵Iab、可变范围评价区间Icd和点值矩阵M,利用熵权法确定各影响因素权重,并根据指标特征值xij,Mih得到综合相对隶属度矩阵,结合判断准则得出该矿山炸药自爆危险性等级。研究结果表明:该矿山的炸药自爆危险等级为Ⅱ级,自爆危险性一般,与实际生产情况相符,可变模糊集理论在评价炸药自爆危险性时具有有效性。     

管道内瓦斯煤尘共混爆炸温度特性

采用瞬态火焰传播实验系统,对7%,8%,9%,10%和11%的瓦斯体积浓度分别与不同浓度的长焰煤煤尘混合,并使用直径25 μm的Pt/Rh13-Pt微细热电偶测量温度,揭示受限空间内瓦斯与煤尘混合爆炸温度特性。结果表明:煤尘浓度一定时,随着瓦斯浓度的增加,爆炸温度先增加后减小;纯瓦斯浓度在10%时爆炸温度最高,加入煤尘后的混合体系中,瓦斯浓度为9%时爆炸温度最高;瓦斯浓度不变时,随着煤尘浓度的增加,爆炸温度一直减小;7%~11%瓦斯分别与130 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别为1 333.6,1 475.4,1 511.4,1 455.6,1 396.4 ℃;与9%纯瓦斯爆炸相比,9%瓦斯与130,260,520,780 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别降低7.2%,11.5%,15.0%和22.9%。结论得到的瓦斯煤尘共混爆炸温度数据可为煤矿灾害高温防护提供参考依据。     

丁二烯装置中乙烯基乙炔危险性研究

根据丁二烯装置中高级炔烃的特点和危险性,通过爆炸极限测定仪和爆轰管研究并确定了温度对乙烯基乙炔爆炸极限的影响,确定了不同温度下乙烯基乙炔的安全分压,确定了氮气稀释对乙烯基乙炔安全分压的影响,掌握了乙烯基乙炔的燃爆特性和分解特性。研究表明:乙烯基乙炔易发生分解失控或气相燃爆,且发生分解失控时后果严重。为了确保丁二烯装置中乙烯基乙炔的安全使用,建议在低温和低分压下使用乙烯基乙炔。