从DSC曲线数据计算/确定含能材料自催化分解反应动力学参数和热爆炸临界温升速率的方法

为应用热爆炸临界温升速率(dT/dt)_Tb评价含能材料(EMs)的热安全性, 得到计算(dT/dt)_Tb值的基本数据, 用合理的假设, 由Semenov的热爆炸理论和9 个自催化反应速率方程[dα/dt=Aexp(-E/RT)α(1-α) (I), dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α)ⁿ(1+K_catα) (II), dα/dt=Aexp(-E/RT)[α^a-(1-α)ⁿ)] (III), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)(1-α)+A₂exp(-E_a2/RT)α(1-α) (IV), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)(1-α)^m+A₂exp(-E_a2/RT)αⁿ(1-α)^p (V), dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α) (VI), dα/dt=Aexp(-E/RT)(1-α)ⁿ (VII), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)+A₂exp(-E_a2/RT)(1-α) (VII), dα/dt=A₁exp(-E_a1/RT)+A₂exp(-E_a2/RT)α(1-α) (IX)]导出了计算(dT/dt)_Tb值的9 个表达式. 提出了从不同恒速升温速率(β)条件下的差示扫描量热(DSC)曲线数据计算/确定EMs自催化分解反应的动力学参数和自催化分解转向热爆炸时的(dT/dt)_Tb的方法. 由DSC曲线数据的分析得到了用于计算(dT/dt)_Tb值的β→0 时的onset 温度(T_e0),热爆炸临界温度(T_b)和相应于T_b时的转化率(α_b). 分别用线性最小二乘法和信赖域方法得到方程(I)和(VI)及方程(II)-(V)和方程(VII)-(IX)中的自催化分解反应动力学参数. 用上述基础数据得到了EMs的(dT/dt)_Tb值. 结果表明: (1) 在非等温DSC条件下硝化棉(NC, 13.54% N)分解反应可用表观经验级数自催化反应速率方程dα/dt=10^15.82exp(-170020/RT)(1-α)^1.11+10^15.82exp(-157140/RT)α^1.51(1-α)^2.51描述; (2) NC (13.54% N)自催化分解转向热爆炸时的(dT/dt)_Tb值为0.103 K·s^-1.     

BTATz-Pb复合物对双基和RDX-改性双基推进剂的热行为、非等温动力学及燃烧性能的影响

制备了含3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)铅复合物(LCBTATZ)的双基推进剂和改性双基推进剂. 采用热重-微商热重法(TG-DTG)及差示扫描量热法(DSC)研究了其热分解行为和非等温分解动力学并在此基础上评价了其热安全性. 结果表明, LCBTATz-DB复合物中在350-540 K之间只存在一个放热分解峰, LCBTATz-CMDB复合物中存在两个连续的放热分解峰在390-540 K温度范围内, 其机理方程分别为: f(α)=α^-1/2和f(α)=2(1-α)^3/2. 计算了热加速分解温度(T_SADT)、热爆炸临界温度(T_b)、热点火温度(T_TIT)和绝热至爆时间(t_Tlad),其值分别为: DB001复合物T_SADT=444.50 K, T_TITT=453.96 K, T_b=471.84 K; t_Tlad=39.36 s; CMDB100复合物, T_SADT=442.38 K, T_TITT=452.89 K,T_b=464.13 K,t_Tlad=21.3 s,并以此来评价化合物的热安全性. 考察了LCBTATz-DB以及LCBTATz-CMDB的燃烧性能, 结果表明LCBTATZ 是一种高效的双基燃烧催化剂, 在较大的压力范围内可以显著的提高燃速并且大幅度的降低压力指数. 对于双基推进剂在2-8 MPa压力范围内出现了明显的超燃速现象, 8-12 MPa出现了“麦撒”效应, 对于改性双基推进剂的压力指数降到0.18.     

新型高能有机钾盐K(DNDZ)的晶体结构和热行为研究

合成了一种新型高能有机钾盐2-(二硝基亚甲基)-1,3-二氮杂环戊烷钾盐[K(DNDZ)],并培养出单晶。该晶体属单斜晶系,空间群P2₁/n,晶胞参数为：a=0.506 31(19) nm,b=1.336 2(5) nm,c=1.164 9(4) nm,β=99.860(6)°,V=0.776 5(5) nm³,Z=4,μ=0.674 mm^-1,F(000)=432,D_c=1.815 g·cm^-3。用非等温DSC法研究了K(DNDZ)的热行为,第一放热分解反应的放热焓、表观活化能和指前因子分别为444.75 kJ·mol^-1,152.2 kJ·mol^-1和10^13.92 s^-1。其热爆炸的临界温度为208.63 ℃。     

用非等温DSC估算3,4-双(4’-硝基呋咱-3’-基)-2-氧化呋咱(BNFOF)放热自催化分解反应的热爆炸临界温升速率和动力学参数

A method of estimating the kinetic parameters and the critical rate of temperature rise in the thermal explosion for the autocatalytic decomposition of 3,4-bis（4＇-nitrofurazan-3＇-yl）-2-oxofurazan （BNFOF） with non-isothermal differential scanning calorimetry （DSC） was presented. The rate equation for the decomposition of BNFOF was cstablished, and information was obtained on the rate of temperature increase in BNFOF when the empiric-order autocatalytic decomposition was converted into thermal explosion.     

1，1－二氨基2，2－二硝基乙烯（DADE）的热化学性质、热行为和热分解机理

The constant-volume combustion energy, △cU （DADE, s, 298.15 K）, the thermal behavior, and kinetics and mechanism of the exothermic decomposition reaction of 1,1-diamino-2,2-dinitroethylene （DADE） have been investigated by a precise rotating bomb calorimeter, TG-DTG, DSC, rapid-scan fourier transform infrared （RSFT-IR） spectroscopy and T-jump/FTIR, respectively. The value of △cHm （DADE, s, 298.15 K） was determined as （-8518.09±4.59） j·g^-1. Its standard enthalpy of combustion, △cU （DADE, s, 298.15 K）, and standard enthalpy of formation, △fHm （DADE, s, 298.15 K） were calculated to be （-1254.00±0.68） and （- 103.98±0.73） kJ·mol^-1, respectively The kinetic parameters （the apparent activation energy Ea and pre-exponential factor A） of the first exothermic decomposition reaction in a temperature-programmed mode obtained by Kissinger＇s method and Ozawa＇s method, were Ek=344.35 kJ·mol^-1, AR= 1034.50 S^-1 and Eo=335.32 kJ·mol^-1, respectively. The critical temperatures of thermal explosion of DADE were 206.98 and 207.08 ℃ by different methods. Information was obtained on its thermolysis detected by RSFT-IR and T-jump/FTIR.     

柠檬酸铋的热分解机理、 非等温反应动力学及其对双基推进剂燃烧的催化作用

用TG和DSC以及变温固相原位反应池/傅里叶红外光谱(RSFTIR)联用技术研究了柠檬酸铋的热分解行为, 提出了可能的反应机理, 并计算了主分解反应的动力学参数. 柠檬酸铋主分解反应的表观活化能和指前因子分别为213.82 kJ/mol和1016.48 s^-1. 将柠檬酸铋应用到双基推进剂配方中研究其对双基推进剂燃烧性能的影响, 结果表明, 柠檬酸铋对双基推进剂燃烧有良好的催化作用, 能显著提高双基推进剂的燃速, 降低压力指数, 特别是与少量炭黑(CB)复合后, 对双基推进剂燃烧的催化效果更好.     

纳米复合氧化物CuO·SnO2的制备与结构表征

0引言由于纳米材料在热学、电学、磁学、光学等方面具有的独特性能,使其在新功能材料、催化、光电能转换等许多领域引起了人们浓厚的研究兴趣[1]。近年来,纳米催化剂对固体推进剂的燃烧性能影响研究已成为热点[2～9]。但是由于固体推进剂燃烧的特殊性,要求不仅提高燃速,而且降低压力指数,因此并非所有的纳米催化剂都是有效的。大量实践已证明[10],多种催化剂的复合使用,将可获得远远优于单一催化剂的效果。研究已发现[11],纳米复合氧化物是由多种元素复合而成,使其在结构和性能上得到互补和叠加,加上纳米粒子所具有的各种效应,从而产生独特…     

邻苯二甲酸Pb(Ⅱ)配合物纳米颗粒的合成及其燃烧催化性能研究

The nanoparticle Pb(Ⅱ)-Phtalate complex was synthesized by liquid dispersion deposition method using Pb(Ac)₂·3H₂O and potassium acid phthalate as the reactant. The nanoparticle complexes were characterized with TEM, XRD, TG, DSC and IR. The composition of the nanoparticle PbPht complex was determined by chemical and elemental analysis. The catalytic performance of nanoparticle complex on the combustion of RDX-CMDB propellant was investigated. The results showed the average particle size of complex were about 50 nm. The nanoparticle Pb(Ⅱ)-Phtalate complex can enhance burning-rate of propellant by 135%, and lower the pressure exponent by 74%.