超臨界流體技術(shù)細(xì)化CL-20研究.pdf

1、含能材料及其在武器系統(tǒng)中的應(yīng)用是國防科技的核心，是武器彈藥具備高性能的重要基礎(chǔ)。隨著當(dāng)前戰(zhàn)場環(huán)境的日益變化，武器系統(tǒng)對(duì)含能材料的綜合性能要求越來越高，如功效性能更強(qiáng)大、感度更低等，這就要求對(duì)現(xiàn)有含能材料進(jìn)行改性，提高性能，滿足當(dāng)前國防事業(yè)的需要。
　　傳統(tǒng)的含能材料細(xì)化方法有很多不足之處，新發(fā)展起來的超臨界流體技術(shù)重結(jié)晶法展現(xiàn)出優(yōu)異的特性和廣闊的發(fā)展前景，將超臨界流體技術(shù)用于控制含能材料的結(jié)晶品質(zhì)具有重要意義。本文在研究超臨界體系

2、的相平衡和結(jié)晶生長機(jī)理的基礎(chǔ)上，分別用超臨界流體抗溶劑（Supercritical Anti-solvent,簡稱SAS法）過程和氣體抗溶劑（Gas Anti-solvent,簡稱GAS法）過程對(duì)六硝基六氮雜異伍茲烷（CL-20）進(jìn)行了重結(jié)晶細(xì)化，并比較了這兩種重結(jié)晶過程對(duì)CL-20的結(jié)晶品質(zhì)的影響。具體工作如下：
　?。?）有機(jī)溶劑在超臨界二氧化碳（SC-CO2）中的溶解度是進(jìn)行超臨界細(xì)化的基礎(chǔ)，為此，測定了炸藥常用的有機(jī)溶劑乙

3、酸乙酯、丙酮、二甲基甲酰胺、乙醇在SC-CO2中的溶解度。在溫度為308.15K～318.15K、壓力為7MPa～12MPa條件下，有機(jī)溶劑的溶解規(guī)律為：在相同壓力下，溶解度隨著溫度的升高而增大；在相同溫度下，低于轉(zhuǎn)變壓力(P0)時(shí)壓力升高溶解度增大，高于P0時(shí)壓力升高溶解度減小。其中，在相同條件下，乙酸乙酯在SC-CO2中的溶解度最大，最大值為0.9773(m乙酸乙酯/mSC-CO2)。
　?。?）超臨界SAS法細(xì)化CL-20。

4、考察了超臨界二氧化碳的壓力、溫度、CO2注入速率與炸藥溶液的注入速率比、CL-20結(jié)晶顆粒的收集位置對(duì)CL-20結(jié)晶顆粒的形貌和粒度分布的影響。結(jié)果表明，上述幾個(gè)因素中因CL-20的溶劑乙酸乙酯在SC-CO2中的溶解度受到超臨界二氧化碳的壓力影響較大，隨著壓力的升高，溶劑乙酸乙酯被快速地萃取，CL-20溶液快速地達(dá)到過飽和，CL-20結(jié)晶顆粒粒徑較小，平均粒徑可達(dá)到600nm，形狀為類球狀；另外，由于結(jié)晶釜內(nèi)傳質(zhì)較慢，CL-20結(jié)晶顆粒

5、的收集位置對(duì)CL-20結(jié)晶顆粒的品質(zhì)影響也較大，收集位置離噴嘴越遠(yuǎn)，CL-20結(jié)晶顆粒越大、粒度分布越不均勻。
　　（3）GAS法細(xì)化CL-20。主要研究司班80（Span80）、吐溫（Tween60）兩種晶形控制劑和溶液位置對(duì)CL-20結(jié)晶顆粒的形貌和粒度分布的影響。結(jié)果表明，晶形控制劑通過改變各個(gè)晶面的生長速率從而改善CL-20的晶形，使其更圓滑；溶液位置距離進(jìn)氣口越遠(yuǎn)，CO2通入反應(yīng)釜時(shí)對(duì)溶液造成的擾動(dòng)越小，細(xì)化后的CL-2