N-甲基羟胺盐酸盐的热分解机理的理论研究

为深入研究N-甲基羟胺盐酸盐(NMHH)热分解的反应特征,应用密度泛函理论,在w B97xd/6-311++g(2df,2pd)水平下,对NMHH的初步分解产物N-甲基羟胺(NMHA)及质子化的NMHA热分解反应中涉及的反应物、过渡态、中间体、产物的几何结构和能量情况进行了优化计算,提出了可能的热分解路径。结果表明,NMHA与质子化NMHA均存在两种热分解路径。NMHA在两条路径下分解需越过的能垒为250.75 k J/mol与428.64 k J/mol,而质子化NMHA在对应分解路径下需要越过的能垒分别为217.19 k J/mol与286.77k J/mol。在对应路径下质子化NMHA分解需越过的能垒明显低于NMHA的直接分解,并且随着反应的持续进行,质子化的NMHA的形成和分解将越来越容易发生。这表明NMHH的分解具有自催化特征,与试验结果吻合。     

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。     

BPO在等温条件下的热稳定性研究

借助差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)对过氧化苯甲酰(Benzoyl Peroxide,BPO)的热分解过程进行研究。动态DSC结果表明,BPO的吸热峰和分解峰重叠,因而无法通过基于放热曲线的转化率计算其动力学参数。这也表明了该物质的高度危险性。等温DSC结果表明,BPO在固态时就会发生分解,具有自催化性质,易发生热分解反应失控;该物质的熔点在90~92℃。基于等温DSC数据,利用Friedman法计算了BPO的热分解动力学参数,推导出等温诱导期与温度的函数关系,计算得到等温诱导期为7 d时的环境温度(约为75℃)。使用有限元分析方法(Finite ElementAnalysis,FEA)模拟得到50 kg BPO的自加速分解温度(Self-Accelerating Decomposition Temperature,SADT)约为79℃。     

偶氮二异庚腈的热分解动力学研究

为获得准确的偶氮二异庚腈(ABVN)的热分解动力学模型及其动力学参数,利用差示扫描量热仪(DSC)和绝热量热仪(ARC)对ABVN在动态和绝热条件下的热分解特性进行测试。由于ABVN是一种吸放热耦合的物质,因而采用AKTS软件对其进行解耦。联合采用解耦后的动态和绝热两种量热模式下的试验数据对ABVN进行热分解动力学分析,建立了N级分解动力学模型,并采用Friedman方法和非线性拟合方法求算其热分解动力学参数。联合动态和绝热两种量热模式下试验数据的拟合结果表明:N级分解动力学模型拟合得到的拟合曲线与试验曲线基本吻合,说明该模型可以很好地反映ABVN的热分解过程,其活化能为98.31kJ/mol,指前因子为3.3×1015,反应级数为1.18。最后利用中断回扫法进一步验证了建立的ABVN热分解动力学模型的正确性。基于ABVN热分解动力学模型获得的热分解动力学参数对ABVN的生产、运输、存储等过程具有一定的安全指导意义。     

烃类沸点的定量构效关系研究

应用CODESSA软件计算296种烃类物质的分子结构描述符,分别用启发式回归（HM）和最佳多元线性回归（B-MLR）筛选计算出的所有分子描述符,并建立沸点的线性回归模型。用B-MLR方法筛选出的4个描述符作为支持向量机（SVM）的输入建立了非线性模型。预测结果表明：所建立的模型稳健,泛化能力强,预测误差小。非线性模型（R2=0.9905,RMSE=10.2295）的性能优于线性回归模型（HM：R2=0.9819,RMSE=14.0606;B-MLR：R2=0.9842,RMSE=13.1058）,预测效果令人满意。     

烃类及其衍生物闪点、沸点的定量构效关系

基于定量结构一性质相关性（QSPR）原理,研究了烃类及其衍生物闪点、沸点与其分子结构间的内在定量关系。应用CODESSA软件计算384种烃类及其衍生物的分子结构描述符,建立了闪点和沸点的QSPR模型。用最佳多元线性回归（B．MLR）方法筛选得到的分子描述符建立了线性回归模型。用B-MLR方法所选择的5个描述符作为支持向量机（SVM）的输入建立了非线性模型。所有的化合物被分为训练集和测试集,对每个模型的训练集和测试集的复相关系数、交互验证系数、均方根误差等进行了计算,并用测试集对模型的预测能力进行检验,预测结果表明：预测值与实验值均符合良好,所建立的闪点模型稳健,泛化能力强,预测误差小,预测的效果令人满意,但沸点的模型预测效果有待加强。相比烃类物质的模型,加了衍生物的模型性能均有所下降。     

铝粉对含铝炸药水中爆炸能量输出特性的影响研究

铝粉在火炸药、烟火等领域中有着广泛的应用,了解对含铝炸药能量特性的影响对于正确使用该原材料具有重要的参考价值。该文利用水中爆炸的方法,对由不同规格的铝粉与钝化黑索今混制而成的含铝炸药的能量输出特性进行了研究。发现在铝粉的规格参数(形状、活性、粒度等)中,铝粉的形状对含铝炸药的能量水平影响最大,而活性及粒度的影响较小。其中,活性的影响又稍大于粒度的影响。     

自反应性物质固有危险度评价——火炸药类综合感度特征值评估方法的探讨

概述了自反应性物质综合感度特征值的概念在安全评估中的意义及国内外研究、应用简况,并在BZA—1法的基础上提出了进一步改进的方法。其主要特点是,可以根据需要与可能收纳更多的感度数据信息,以加权平均的形式进入综合感度特征值A中,这样更为全面和客观。     

五氯硫酚锌盐粉尘爆炸下限浓度的实验研究

五氯硫酚锌盐的一些基本的危险性参数,如燃烧爆炸性能,目前国内外报道极少。笔者采用野外定性燃烧试验、哈特曼管实验及20 L球实验,对该物质粉尘爆炸的危险性进行研究。结果表明,该物质具有燃烧爆炸危险性,但与细小片状铝粉(燃爆危险性很强烈)相比,其粉尘的燃爆危险性很弱。以硅系点火具作为点火源,在20 L爆炸球中测试获得该粉尘爆炸下限浓度约为213 g/m3。根据ISO-6184及VD I-3673等标准,认为该粉尘的爆炸猛烈度为1级。所得结果为该物质的生产及使用安全提供了重要的参考。     

硝酸及氯离子对高温硝酸铵水溶液热危险性的影响研究

国内外学者对硝酸铵的危险性进行了大量的研究,而对其水溶液的危险性至今开展不多。笔者采用差示扫描量热仪(DSC)及全自动反应量热仪(RC1e)对高温状态下的硝酸铵水溶液的热分解危险性、杂质离子对其稳定性的影响进行了研究。纯硝酸铵和90%硝酸铵水溶液的DSC实验表明,90%硝酸铵溶液和分析纯硝酸铵具有相似的热爆炸危险;90%硝酸铵水溶液在140~180℃之间的RC1e试验表明:硝酸或氯离子单独存在时,对硝酸铵分解都有不同程度的抑制作用,而同时存在时则大大降低体系的热稳定性。该结果对保障硝酸铵在生产、使用过程中的安全具有重要的参考价值。