熱分析動(dòng)力學(xué)在含能材料中的應(yīng)用.pdf

1、博士學(xué)位論文熱分析動(dòng)力學(xué)在含能材料中的應(yīng)用作者:李艷春指導(dǎo)教師:潘功配教授成一研究員南京理工大學(xué)2010年4月博十論文熱分析動(dòng)力學(xué)在含能材料中的應(yīng)用摘要熱分析動(dòng)力學(xué)對(duì)于諸多領(lǐng)域的研究工作有著重要的意義，被廣泛的應(yīng)用在無(wú)機(jī)物、配合物、金屬、石油、高聚物、含能材料等的研究中。本文研究了多種熱分析動(dòng)力學(xué)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，仔細(xì)評(píng)估了基辛格方程，提出了一種新的動(dòng)力學(xué)方法，采用多元非線性擬合技術(shù)和同步熱分析方法(TG一Dsc一QMs一FTIR)研究分析

2、了炸藥、火藥和延期藥的熱分解和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。研究了Kissinger求解活化能時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)誤差，修正了P.Budrugeac關(guān)于Kissinger方程的評(píng)估，指出x:值越大，酞越小，求得的活化能的誤差越小，并建議在熱分析實(shí)驗(yàn)中采用比較接近的低升溫速率。熱傳導(dǎo)是熱分析中固有的影響因素，大多數(shù)動(dòng)力學(xué)方程不考慮這個(gè)因素。本文建議了一種含有熱傳導(dǎo)因素的動(dòng)力學(xué)方程(簡(jiǎn)稱熱傳導(dǎo)方程)，對(duì)一水草酸鈣的脫水反應(yīng)研究表明:在不同藥量和不同升溫速率的條件下

3、，熱傳導(dǎo)方程偏差僅有2.19一4.7%，而Friedman法，Ozawa法和Kissinger法的偏差為3.8一23%。同步熱分析方法可以同時(shí)測(cè)量熱分解過(guò)程中的失重、熱量、氣體產(chǎn)物的質(zhì)譜和紅外光譜數(shù)據(jù)，因此采用同步熱分析方法可以全面研究幾種納米材料對(duì)太根發(fā)射藥的熱分解過(guò)程的影響。研究表明:加入草酸錳可以使太根發(fā)射藥的熱分解中的大分子氣體產(chǎn)物明顯減少，小分子氣體產(chǎn)物明顯增加。其次，太根發(fā)射藥熱分解中的第一步的分解活化能變大，提高了太根發(fā)射

4、藥的安定性，使其在存儲(chǔ)時(shí)更加的安全降低了太根發(fā)射藥熱分解中的第二步的分解活化能，使得太根發(fā)射藥的主反應(yīng)更容易進(jìn)行，反應(yīng)更加徹底。納米氧化鐘明顯降低了太根主反應(yīng)區(qū)的活化能，使主反應(yīng)更加充分。納米氧化錯(cuò)和氧化鉻對(duì)主反應(yīng)區(qū)沒(méi)有明顯的催化作用，它們只是明顯的提高了第一反應(yīng)的活化能，增加了它的安定性。多元非線性擬合技術(shù)是目前唯一一個(gè)可以描述多步反應(yīng)，并在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中建立動(dòng)力學(xué)模型，求解動(dòng)力學(xué)參數(shù)的方法。炸藥的熱分解往往是一種多步反應(yīng)，采用通常的

5、熱分析動(dòng)力學(xué)方法不能得到精確的結(jié)果。本研究采用同步熱分析方法和多元非線性擬合法研究了硝基肌(NQ)、黑索金(RDX)和六硝基茂(HNS)的分解過(guò)程，指出NQ和RDx的反應(yīng)歷程可以表述為A止ee)B一止匕)c一三斗D而HNs的動(dòng)力學(xué)模型是A一上)B一三令C。采用數(shù)值模擬方法建立了硼氧化鉛、硼氧化銅和硼鉻酸鋇在不同硼含量以及環(huán)境溫度時(shí)的燃速經(jīng)驗(yàn)公式。其次，對(duì)硼系延期藥的反應(yīng)研究指出硼系延期藥的反應(yīng)屬于一種具有預(yù)點(diǎn)火反應(yīng)的固一固相反應(yīng)。關(guān)鍵詞