HMX合成与应用研究报告现状Word下载.docx

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1.奥克托今<

HMX）简介

1941年，生产黑索金的一家化工厂发现，在黑索金中的一种杂质的含量可以决定黑索金的爆炸效果。

这种杂质多，这批产品质量就好，否则就要差一些。

经过提纯，发现这是一种黑索金的同系物，只不过是一个8元环，所以被命名为octagon<

八边形），音译为奥克托今。

HMX

奥克托今的密度大于黑索金，爆速、爆热都高于黑索金，化学安定性甚至好于梯恩梯，是已知单质炸药中爆炸效果最好的一种。

但是由于其生产工艺要求高，

产品很难提纯，生产成本高，所以尚未作为常规装药应用于战争中，而是逐渐应用于导弹战斗部、反坦克武器装药。

如果能够降低成本，提高产率，这位精英一定能够成为明天的炸药明星。

编辑本段特性

物理特征

白色结晶粉末，钝化处理过的有其它颜色，造型粉为小颗粒。

密度1.902～1.905g/㎝3，熔点276～280℃。

化学特征

有四种晶型，常见的为β-HMX。

不溶于水，溶于二甲亚砜。

氧平衡-22%，爆热5673KJ/㎏，爆速9110m/s<

ρ=1.89g/㎝3），另有文献报道为9124m/s（ρ=1.84g/㎝3>

9000m/s（ρ=1.90g/㎝3>

。

爆炸反应方程式为：

C4H8O8N8→4N2↑+4H2O↑+4CO↑分子式（CH2NNO2>

4，

其他特征

作功能力162%，猛度150%。

感度较高，撞击感度100%<

10㎏锤，25㎝落高），摩擦感度100%<

摆角90°

）。

爆发点327℃<

5s）。

在密闭容器中的HMX，温度保持200℃，30分钟可能发生自爆。

HMX的毒性很小，但仍有替在的危险性。

2.奥克托今<

HMX）的合成

近几十年来，各国均大力研究新法制备HMX以降低其成本，采用TAT法、DADN法、DANNO法、醋酐综合法和非醋酐法制HMX，都获得了某些进展。

通过考察预膨胀压力、HMX丙酮溶液初始浓度、取样停留时间及其他因素对制备HMX超细微粒粒度和晶体性质的影响。

制备的超细HMX微粒平均粒径在350nm以下,一部分微粒粒度小于100nm。

结果表明,预膨胀压力对HMX颗粒尺寸的影响较大,压力增加,HMX平均粒度变小,粒度分布变窄。

HMX丙酮溶液初始浓度对HMX的粒度和粒度分布有很大影响,初始浓度越小平均粒径就变小,粒度分布变窄。

停留时间及喷嘴尺寸对颗粒粒度、粒度分布及其形貌都有不同程度的影响。

我们也采用CO2气体抗溶剂法（GAS>

对奥克托今（HMX>

重结晶细化过程进行了研究。

运用紫外分光光度计测定了压力为10~35MPa条件下,HMX在CO2-丙酮体系中的过饱和度,进而利用成核速率方程计算得到了HMX的成核速率。

利用扫描电子显微镜（SEM>

表征了HMX样品形貌,通过扫描电镜照片统计分析,得到了HMX粒子平均粒度及粒径分布。

结果表明,随着压力的升高,HMX在CO2-丙酮体系中过饱和度逐渐增加,表现出非常高的成核速率,可以达到1024数量级。

不同压力下所得HMX粒子形貌、粒度及粒径分布也有较大差别。

从成核速率角度进行理论分析,表明高压条件（35MPa>

相对低压条件（5~15MPa>

而言,能量更多的消耗在成核阶段,从而有利于形成形貌规整、粒度小、粒径分布较窄的HMX颗粒。

升华纳M粒子的相互作用势能和热HMX的晶体晶与先前开发力量场。

在300K进行分子动力学模拟纳M粒子与10，20，30，40，50，60，70，80，90和100的分子HMX的每摩尔分子间，分子内和总相互作用的纳M粒子的能量然后在300K计算，我们计算出不同大小的升华焓HMX的结晶晶型。

对于所有的大小，β- 

HMX被发现是最稳定的阶段，由于有至少总相互作用能。

此外，α- 

HMX比δ更稳定的HMX。

可以看到在升华焓与纳M粒子的大小增加。

用DCAT21型表面/界面张力仪测量了原料HMX（奥克托今,45μm~62μm>

、超细HMX（0.2μm~1.7μm>

和黏结剂FPM2602的接触角,并计算出它们的表面能。

分析了HMX随粒径变化时其表面能的变化规律和黏结剂包覆超细HMX表面能的基本要求。

结果表明,细化HMX表面能随粒径的减小有增加的趋势，黏结剂的表面能低于超细HMX的表面能,理论和实验均证明黏结剂FPM2602能包覆于超细HMX的表面。

也采用多种表征手段研究了一种降感奥克托今（D-HMX>

的晶体特性、热性能及感度性能。

采用折光匹配光学显微镜（OPM>

、扫描电镜（SEM>

、激光粒度仪、高效液相色谱、密度梯度法和X射线衍射（XRD>

表征了D-HMX的颗粒形态、粒度、纯度、颗粒密度及晶型结构。

采用差热扫描（DSC>

、真空安定性实验（VST>

研究了其热性能,通过机械撞击感度实验、摩擦感度实验和隔板实验研究其感度性能。

结果表明,D-HMX是一类具有较高晶体品质的β-HMX单质炸药。

与普通HMX（C-HMX>

相比,D-HMX具有较好的颗粒形态和较少的晶体缺陷,热性能和感度性能明显改善。

D-HMX的颗粒形状接近球形,为规则的几何多面体,无孪晶聚晶现象,晶面光洁,颗粒均匀,粒度分布窄,颗粒透明,内部无明显杂质和包藏物,纯度为（99.6±

0.1>

%,颗粒平均密度大于1.9016g.cm-3,接近晶体最大理论密度1.903g.cm-3且密度分散性小。

DSC实验结果表明,D-HMX的β→δ晶相转变温度比C-HMX提高6℃,VST放气量明显小于C-HMX。

隔板实验结果表明,基于D-HMX的浇铸和压装PBXs的铝隔板厚度比C-HMX降低10%~23%。

另外,D-HMX的机械撞击感度也比C-HMX下降,特别是D-HMX细颗粒（FD-HMX>

其特性落高为72.2cm,爆炸概率24%,比C-HMX细颗粒（FC-HMX>

的16.8cm和88%表现出更强的抗撞击性。

3.奥克托今<

HMX）的分解

采用动态真空安定性实验（DVST>

方法研究了奥克托今（HMX>

的热分解过程,利用普适积分法和微分方程法得到了HMX热分解反应的活化能和指前因子。

结果表明,不同恒温温度下HMX的热分解机理函数不同。

在100~110℃范围内,HMX的热分解过程遵循三维扩散机理的Ginstling-Brounstein方程。

在120~140℃范围内,遵循一维扩散机理的抛物线方程。

150℃时遵循二维扩散机理的Valensi方程。

HMX热分解反应速率常数k随温度的升高而增大,但不符合Van′tHoff规则。

HMX在150℃以下放气量均小于2.0mL·

g-1,表明HMX具有良好的热安定性。

对HMX进行高温加速老化实验,以分解深度为0.1%所需时间（tT>

与温度（T>

的关系数据拟合Semenov方程为:

lntT=12157.95/T-19.0052,据此预估25℃下HMX的储存寿命为90.6a。

LaOCl粉末混合物和钙钛矿型LaMnO 

3制备硬脂酸凝胶燃烧法。

X射线衍射<

XRD），扫描电子显微镜<

SEM），傅立叶变换红外<

FT-IR）和X射线光电子能谱<

XPS）技术，对获得的粉末进行了表征。

LaOCl混合物粉末是非晶材料LaOCl和大量的混合物。

在973.15K表中加热时，混合物被发现，被转换成单相钙钛矿型LaMnO 

3。

HMX的热分解热重<

TG）和热重，发展气体的LaOCl粉混合物和LaMnO 

3催化剂的活性进行了研究分析<

TG-特惠津贴）技术。

实验结果表明，无论是混合和LaMnO 

3热分解的催化活动的HMX，粉混合物LaOCl具有较高的催化活性比LaMnO 

3 

HMX的热分解的早期阶段。

这可以归因于较高的表面吸附氧<

海外广告）和羟基以及其高比表面积。

LaMnO 

3可明显减少活化能量HMX的热分解比LaOCl粉混合物。

这可能是由于其对CO氧化反应和反应之间的CO和在无催化活性HMX的热分解。

采用密度泛函理论的B3P86/6-31G**方法,优化了β-HMX环四甲撑四硝胺及其与H+、NH4+分别形成的复合物的稳定结构,计算了β-HMX以及复合物中最弱的N—NO2键解离能.结果发现,HMX与H+、NH4+形成复合物后,使HMX的构型产生较大变化。

与H+结合后,HMX的一个N—NO2键显著伸长,键级变小。

但与NH4+形成复合物后,HMX中键级最小的N—NO2键长变化不大.键解离能计算表明,同β-HMX相比,与H+形成的两种复合物中N—NO2键解离能分别降低了近20和82kJ·

mol-1,而HMX与NH4+形成的复合物中N—NO2键解离能仅降低了约8kJ·

mol-1,表明H+对β-HMX的N—NO2键的初始热裂解反应有促进作用,而NH4+影响不明显. 

在H 

+和NH 

4 

+对HMX的初始分解的B3P86/6-31G**和B3LYP/6-31G*计算的基础上进行了调查。

三个初步的分解途径<

包括N-NO 

2键裂变，HONO的消除和C-N键离解）被认为是形成配合物的HMX与H+<

PHMX1和PHMX2）或NH 

4<

AHMX）。

我们发现，H 

+没有明显诱发HMX的N-无2 

heterolysis的触发，因为N-NO 

2 

heterolysis被认为是较高的N-NO的键离解能比2均裂。

同时，过渡态的配合物的亚硝酸消除障碍被认为是类似从孤立的HMX，这意味着亚硝酸消除HMX的反应是由H 

+。

为开环反应的HMX的C-N键离解，计算的势能剖面表明，复杂的能源<

AHMX）沿C-N键长上坡，没有过渡态曲线上存在。

然而，过渡状态的C-N键离解能垒分别计算只有5.0千卡/mol和5.5千卡/摩尔，在PHMX1和PHMX2复合物，分别比C-N键离解孤立的能量低得多，这是HMX的。

此外，三者间的初始分解反应的C-N键离解也的，为PHMX1和PHMX2最积极有利的途径。

我们的计算结果表明，H 

+可以显着促进债券的C-N的初始热分解HMX的，但影响的NH 

+轻微。

4.奥克托今<

HMX）的应用现状

界面动力学是一个重要的问题，了解热点的形成机制在高能炸药。

我们已经研究了HMX和石墨。

前者是一个很好的表现炸药，但具有较高的灵敏度。

后者是前者的脱敏。

两类的动态过程进行了调查：

打破和打滑。

结构演化，能量的变化，打破/滑动的应力进行了计算。

我们发现，不同的界面过程导致不同的能源消耗方式。

打破，它是由表面松弛。

打滑，它是由界面摩擦。

两种方法都有助于热点的形成和冲击灵敏度炸药。

采用楔形装药,用临界截面厚度来表征爆轰波传播特