TATB晶形控制及對取向的影響.pdf

1、作為美國能源部目前批準(zhǔn)的唯一的單質(zhì)鈍感炸藥，1，3，5-三氨基-2，4，6-三硝基苯（TATB）對熱、光、沖擊波、摩擦和機械撞擊等外界刺激非常鈍感，在軍事和民用領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用，是武器彈藥鈍感化工程中最重要的材料之一。但TATB基PBX存在嚴(yán)重的各向異性膨脹和不可逆膨脹，形穩(wěn)性比較差，影響其使用性能。前期研究表明這種各向異性膨脹很可能與TATB的晶體取向有關(guān)系，而TATB基炸藥中晶體取向是一種很常見的現(xiàn)象，如單軸壓制的X-0219藥

2、柱存在19％以上晶體取向。因此，通過控制TATB晶形進而控制其取向和各向異性膨脹，研究和認(rèn)識TATB基PBX晶體取向度對炸藥件形變的影響規(guī)律，可為控制炸藥件形變提供理論依據(jù)和新的技術(shù)途徑。
　　本論文制備了不同形貌的TATB晶體，并初步掌握了各種因素對TATB晶形的影響作用，揭示了溶劑、非溶劑對TATB結(jié)晶形貌的影響機理。利用高溫非溶劑結(jié)晶法，分別加入能與TATB形成分子間氫鍵、π-π相互作用、分子間相互作用的非溶劑，研究與TAT

3、B間相互作用不同的非溶劑對TATB晶形的影響。當(dāng)非溶劑與TATB分子間以氫鍵作用為主時得到比較好的顆粒狀晶體;當(dāng)非溶劑與TATB分子間以π-π相互作用為主時主要得到片狀晶體;而當(dāng)加入的非溶劑與TATB分子間主要為分子間作用力時則得到形貌不規(guī)則且缺陷更多的晶體。
　　得到了通過重結(jié)晶制備顆粒狀和片狀TATB的條件:快速攪拌（＞300rpm）下，加水（或其它可形成氫鍵的非溶劑）使TATB在較高溫度下部分析出，然后降溫使其析出完全則得到

4、顆粒狀晶體;在慢速攪拌（100rpm）下不加非溶劑使TATB在降溫過程中析出，或者加入可與TATB形成π-π相互作用的非溶劑則得到片狀晶體。
　　測試了不同形貌TATB晶體的表觀密度、純度及熱性能。密度梯度管測試結(jié)果表明重結(jié)晶后TATB的密度均高于原材料的密度(1.915 g·cm-3)，樣品密度最高達(dá)到1.9367±0.0011 g·cm-3，高于文獻中所得的TATB密度的最高值(1.9276 g·cm-3)，接近TATB晶體的

5、理論密度，說明通過重結(jié)晶可以制備高品質(zhì)TATB，進而可以提高TATB的能量密度。重結(jié)晶所得到的不同形貌TATB晶體的DSC初始熱分解溫度為365.3±3.0℃，熱分解放熱峰為379.5±1.9℃，從中可以看出各種形貌TATB晶體的熱性能相近，因此在粒徑相近的情況下，重結(jié)晶不會導(dǎo)致TATB晶體的熱性能發(fā)生明顯改變。通過重結(jié)晶提高晶體的表觀密度的同時，還可以提高晶體的純度，即可提高晶體的品質(zhì)，制備高品質(zhì)的TATB，從而使TATB在核武器中有

6、更好地應(yīng)用。
　　研究了TATB粉末及藥柱的取向情況。晶形對TATB的取向影響比較大，片狀晶體的取向程度遠(yuǎn)強于顆粒狀和普通TATB(NTATB)的取向度，相同條件下顆粒狀TATB的取向度接近NTATB，因此通過控制TATB晶形可以在一定程度上控制其取向。壓制方式也對TATB的取向有較大影響，單軸壓制的TATB基PBX藥柱中不同方向的取向程度差別明顯，而等靜壓制的TATB藥柱中這種差別則比較小。除此之外，壓力大小、壓制溫度、藥柱中同

7、一方向的不同位置，以及粘結(jié)劑等對TATB晶體取向的影響均很小。
　　研究了不同形貌TATB藥柱的各向異性膨脹。在-54℃-74℃之間進行熱循環(huán)時，各TATB藥柱膨脹程度均比較大，但隨著熱循環(huán)次數(shù)增多，熱膨脹程度減弱。由于受TATB取向的影響，不同形貌、不同粒徑的TATB藥柱，膨脹程度不同，而沿不同方向的膨脹差異更明顯。片狀晶體和原材料TATB不可逆膨脹存在明顯的各向異性，而顆粒狀晶體所壓制的藥柱各個方向的不可逆膨脹程度基本一致，且