熱分析動力學在含能材料中的應用.pdf

1、博士學位論文熱分析動力學在含能材料中的應用作者:李艷春指導教師:潘功配教授成一研究員南京理工大學2010年4月博十論文熱分析動力學在含能材料中的應用摘要熱分析動力學對于諸多領域的研究工作有著重要的意義，被廣泛的應用在無機物、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力學方法的優(yōu)缺點，仔細評估了基辛格方程，提出了一種新的動力學方法，采用多元非線性擬合技術和同步熱分析方法(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動力學。研究了Kissinger求解活化能時所產(chǎn)生的相對誤差，修正了P.Budrugeac關于Kissinger方程的評估，指出x:值越大，酞越小，求得的活化能的誤差越小，并建議在熱分析實驗中采用比較接近的低升溫速率。熱傳導是熱分析中固有的影響因素，大多數(shù)動力學方程不考慮這個因素。本文建議了一種含有熱傳導因素的動力學方程(簡稱熱傳導方程)，對一水草酸鈣的脫水反應研究表明:在不同藥量和不同升溫速率的條件下

3、，熱傳導方程偏差僅有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測量熱分解過程中的失重、熱量、氣體產(chǎn)物的質譜和紅外光譜數(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太根發(fā)射藥的熱分解過程的影響。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，使其在存儲時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)射藥的主反應更容易進行，反應更加徹底。納米氧化鐘明顯降低了太根主反應區(qū)的活化能，使主反應更加充分。納米氧化錯和氧化鉻對主反應區(qū)沒有明顯的催化作用，它們只是明顯的提高了第一反應的活化能，增加了它的安定性。多元非線性擬合技術是目前唯一一個可以描述多步反應，并在整個反應過程中建立動力學模型，求解動力學參數(shù)的方法。炸藥的熱分解往往是一種多步反應，采用通常的

5、熱分析動力學方法不能得到精確的結果。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)的分解過程，指出NQ和RDx的反應歷程可以表述為A止ee)B一止匕)c一三斗D而HNs的動力學模型是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)境溫度時的燃速經(jīng)驗公式。其次，對硼系延期藥的反應研究指出硼系延期藥的反應屬于一種具有預點火反應的固一固相反應。關鍵詞