无线射频作用对黑索今性能的影响

陈　诚，董庆丰，黎厚斌，张振中，姜振明，张路遥

(1. 武汉大学印刷与包装系，湖北武汉430072； 2. 甘肃银光化学工业集团有限公司，甘肃白银730900)



无线射频作用对黑索今性能的影响

陈诚1，董庆丰1，黎厚斌1，张振中2，姜振明2，张路遥2

(1. 武汉大学印刷与包装系，湖北武汉430072； 2. 甘肃银光化学工业集团有限公司，甘肃白银730900)

摘要：为实现炸药等危险化学品在贮存、运输中的远距离实时监控，采用高频无线射频(13.56MHz)和超高频无线射频(920～925MHz)对黑索今(RDX)分别进行1、2、3、5、6h的连续照射，采用红外光谱仪和X射线衍射仪检测了照射后RDX的分子结构和晶型，并按照国军标GJB772A-97方法测试了其性能。结果表明，高频和超高频无线电波均对RDX晶体的分子结构、晶型及性能没有影响。表明无线射频识别(RFID)技术可用于RDX的信息化管理中。

关键词：无线射频识别技术；RFID；黑索今；RDX；感度；信息化管理

引言

黑索今(RDX)是一种重要的硝铵类单质含能材料，广泛应用于混合炸药和推进剂。RDX作为一种易爆品，在生产、运输、贮存等过程中均存在安全隐患[1-2]，而我国大多数军工生产企业对RDX的信息化管理尚未完善，因此急需新的技术手段来提高危化品的信息化管理[3-4]。

无线射频识别技术(RFID)是物联网系统的核心，具有非接触式自动识别的特点，能够对检测物达到实时监控。RFID技术采用无线射频电磁波传输信息，将显著提高其信息和数据的传输效率，改善物流管理方式，实现对货物的智能化、信息化管理[5-6]。RFID技术能增强对危险易爆品的跟踪和追溯能力，在危化品物流管理领域具有广阔的应用前景[7]。上海市已经在装载危化品的钢瓶上使用RFID标签，以便对其进行有效管理[8]；国外采用低剂量Υ射线照射RDX，发现RDX的稳定性等并没有发生较大改变[9]。

本研究采用无线射频对RDX样品进行连续不同时间的照射，采用红外光谱仪和X射线衍射仪检测照射后RDX样品的分子结构、晶型，按国军标GJB772A-97法测试了其性能，以期为RFID技术应用于RDX信息化管理提供技术支持。

1实 验

1.1材料与仪器

RDX，甘肃银光化学工业集团有限公司。

ALR-9900型超高频无线射频读写器，Alien公司；PDA87A型手持式高频无线射频读写器，北京鸿昌泰格科技公司；Nicolet5700型红外光谱仪，测试范围为4000~400cm-1,美国热电公司；D8ADVANCE型X射线衍射仪，扫描范围为5°~60°,扫描速度为8o/min,美国Bruker公司；落锤撞击感度测试仪，湖北航天化学技术研究所；BM-B型火炸药摩擦感度仪，西安近代化学研究所；BFY-2型爆发点测试仪，襄阳天迪电气有限公司。

1.2照射条件

采用高频(13.56MHz)读写器和超高频(920~925MHz)读写器对RDX样品进行不同时间的连续照射。其中，照射场所温度为25℃，湿度为53%，超高频读写距离为1m，高频读写距离为5cm，照射参数如表1所示。

表1　RDX的照射参数

注：f为照射频率；t为照射时间。

1.3性能测试

采用红外光谱和X射线衍射，测试照射后RDX的样品的分子结构和晶型。

采用升降法测试照射后RDX样品的撞击感度，落锤质量10kg，下落高度25cm，药量(50±1)mg，每组试验25发，每种样品做2组取平均值。用摆锤式摩擦感度仪测试其摩擦感度，摆角(90±1)°，表压(3.92±0.07)MPa，药量(20±1)mg，每组测试25发，每种样品做2组取平均值。采用爆发点测试仪测试其5s延滞期爆发点，称量30个样品，每个样品药量(30±1)mg，加热至预设温度，经过一定的延滞期后，发生燃烧或爆炸，记录爆炸时间，根据爆炸温度和延滞期计算出爆发点温度[10-11]。

2结果与讨论

2.1无线射频对RDX分子结构和晶型的影响

2.1.1红外光谱分析

未经无线射频照射的RDX样品及无线射频照射后5、8、10号样品的红外光谱见图1。

图1　未经照射及经无线射频照射后RDX样品的红外光谱图Fig.1　IR spectra of RDX samples before and after radiofrequency irradiation

从图1(a)可知，1275cm-1附近的强特征峰为硝铵的特征峰，1600cm-1附近的强特征峰为-NO2的特征峰，3100cm-1附近的强特征峰为C-H的特征峰[12-13]。由图1(b)可以看出，高频照射6h、超高频照射3h和6h后，RDX样品的红外吸收峰没有发生改变，与图1(a)对比可知，样品在1275cm-1附近仍存在硝铵的强特征峰；在1600cm-1附近存在-NO2的强特征峰；3100cm-1附近存在C-H基团的特征峰。因此，可以确定无线射频照射对RDX的分子结构不会造成影响。

2.1.2X射线衍射分析

未经无线射频照射RDX样品晶型的X射线衍射图谱见图2。由图2可以看出，特征峰出现的位置与Search Match标准卡片数据库完全符合[14-15]。

图2　未经照射RDX样品的X射线衍射图谱Fig.2　X-ray diffraction spectrum of the original RDX sample

经过不同频率、不同时间无线射频照射后的RDX样品的X射线衍射图谱见图3。从图3中可以看出，经过无线射频照射后，RDX样品的特征峰位置没有发生改变，即高频和超高频照射对RDX的晶体也没有影响。

图3不同频率和不同时间照射后RDX样品的X射线衍射图谱Fig.3　The X-ray diffraction spectra of RDX samples afterirradiation with different frequency and time

2.2无线射频对RDX性能的影响

经超高频无线射频和高频无线射频照射后RDX样品的撞击感度、摩擦感度、5s延滞期爆发点温度测试结果见表2。

表2　无线射频照射后RDX样品的性能测试结果

注：t5s为5s延滞期爆发点温度。

由表2可知，经过不同时间无线射频照射后，RDX撞击感度并没有发生较大变化，撞击感度值在国军标规定的72%±8%范围内，说明超高频和高频无线射频对RDX的撞击感度没有影响。经过不同时间无线射频照射后，RDX的摩擦感度没有发生较大变化，摩擦感度值在国军标规定的68%±8%范围内，说明超高频和高频无线射频对RDX的摩擦感度没有影响。

从表2也可知，经过不同时间无线射频照射后，RDX样品的5s延滞期爆发点温度并没有发生较大改变，均在国军标规定的范围内，说明超高频无线射频和高频无线射频对RDX的5s延滞期爆发点没有影响。

3结论

(1)经高频、超高频无线射频照射1~6h后的RDX，分子结构、晶型均不会发生变化，撞击感度、摩擦感度、5s延滞期爆发点温度均在国军标GJB772A-97规定的范围内。

(2)将RFID技术成功应用到RDX的信息化管理中，能显著提高RDX的管理效率，不仅能解决其运输、贮存中的许多盲点，还能对其进行实时远程监控。

参考文献：

[1]张亚坤,智小琦,李强,等.RDX基炸药热起爆临界温度的测试及数值计算[J].火炸药学报,2014,37(1):39-43.

ZHANG Ya-kun,ZHI Xiao-qi,LI Qiang,et al.Determination and numerical calculation of thermal initiation critical temperature of RDX-based explosive[J]. Chinese Journal of Explosives and Propellants, 2014,37(1):39-43.

[2]周敬,杨丽侠,陈晓明,等.RDX基高能发射药的抗撞击损伤性能[J].火炸药学报,2013,36(6):86-90.

ZHOU Jing, YANG Li-xia, CHEN Xiao-ming, et al. Anti-impact fracture property of RDX-based high-energy gun propellants[J]. Chinese Journal of Explosives and Propellants, 2013, 36(6):86-90.

[3]赵国政，陆明，芮久后.RDX晶体结构与性能研究进展[J].爆破器材，2012,46(6):9-11.

ZHAO Guo-zheng, LU Ming, RUI Jiu-hou. Research progress of crystal structure and properties of RDX [J]. Chinese Journal of Explosive Materials, 2012, 46(6):9-11.

[4]李明，陈天娜，黄明.RDX晶体的破碎与细观断裂[C]∥含能材料与钝感弹药技术学术研讨会论文集. 绵阳:四川兵工学报，2010.

LI Ming, CHEN Tian-na, HUANG Ming. Fragmentation and meso fracture of RDX[C]∥The Papers of the Symposium on the Technology of the Materials and the Insensitive Ammunition. Mianyang：Journal of Sichuan Ordnance, 2010.

[5]王志伟，闫秀霞,孙宝连.RFID技术应用研究综述及研究趋势展望[J].物流技术，2014， 33(5):1-5.

WANG Zhi-wei, YAN Xiu-xia, SUN Bao-lian. Review and outlook of studies on application of RFID technology[J]. Chinese Journal of Logistics Technology, 2014, 33(5):1-5.

[6]Curtin J,Kauffman R J,Riggins F J. Making the“MOST”out of RFID technology: a research agenda for the study of the adoption, usage,and impact of RFID[J]. Information Technology and Management, 2007，8(2):87-110.

[7]虞洋，梁峙，马捷，等.RFID技术在化学危险品物流管理中的技术示范和应用[J].物流工程与管理，2013， 35(12):88-90.

YU Yang, LIANG Zhi, MA Jie, et al. Technology demonstration and application of RFID on logistics management of hazardous chemicals [J]. Chinese Journal of Logistics Engineering and Management, 2013，35(12):88-90.

[8]周峰，胡澴，沈月静.RFID技术在危险品物流管理中的运用[J].物流科技，2007，26(11):21-23.

ZHOU Feng, HU Huan, SHEN Yue-jing. The management of RFID technology in the dangerous goods logistics[J]. Chinese Journal of Logistics science technology, 2007, 26(11): 21-23.

[9]Avrami L, Jackson H J,付志文.在低剂量γ射线长时间的辐照下,对黑索今、奥托金混合炸药热感度所产生的影响[J].火炸药学报，1980,3(1):64-75.

Avrami L, Jackson H J, FU Zhi-wen. The effect of RDX and HMX mixed explosive of heat sensitivity at the low dose γ-ray irradiation time [J]. Chinese Journal of Explosives and Propellants, 1980, 3(1):64-75.

[10]张杏芬.国外火炸药原材料手册[M].北京:兵器工业出版社，1991.

ZHANG Xing-fen. Handbook of Foreign Fire Explosive Materials[M]. Beijing: Ordnance Industry Press, 1991.

[11]智小琦.弹箭炸药装药技术[M].北京:兵器工业出版社，1994.

ZHI Xiao-qi. Explosive Charge Technology[M]. Beijing: Ordnance Industry Press, 1994.

[12]肖继军，姬广富，杨栋，等.环三甲撑三硝胺(RDX)结构和性质的DFT 研究[J].结构化学，2002,21(4):437-441.

XIAO Ji-jun, JI Guang-fu, YANG Dong,et al. DFT studies on the structure and property of hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine[J]. Chinese Journal of Structure Chemistry, 2002, 21(4):437-441.

[13]马慧华.纳米RDX的制备与性能研究[D].南京:南京理工大学，2004.

MA Hui-hua. Preparation and properties of nanometer RDX [D]. Nanjing: Nanjing University of Science and Technology, 2004.

[14]Zheng Xian-xu，Zhao Jun，Tan Duo-wang，et al．High-pressure vibrational spectroscopy of hexahydro-1，3，5-trinitro-1，3，5-triazine(RDX)[J]. Propelllants, Explosive. Pyrotech，2011，36( 1) : 22-27．

[15]杨新萍.X射线衍射技术的发展和应用[J].山西师范大学学报，2007，21(1):72-76.

YANG Xin-ping. The development and application of X-ray diffraction [J]. Journal of Shanxi Normal University, 2007, 21(1):72-76.

Effect of Radio Frequency Action on the Performance of RDX

CHEN Cheng1，DONG Qing-feng1，LI Hou-bin1，ZHANG Zhen-zhong2，JIANG Zhen-ming2，ZHANG Lu-yao2

(1. School of Printing and Packaging, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. Gansu Yingguang Chemical Industry Group Co.Ltd., Baiyin Gansu 730900, China)

Abstract:To realize remote real-time monitoring of storage and transportation of hazardous chemicals, the continuous irradiation of hexogen (RDX) for 1, 2, 3, 5, and 6 hours was performed respectively using high-frequency (HF) radio of 13.56MHz and ultra high-frequency (UHF) radio of 920-925MHz. The molecular structure and crystal form of RDX after irradiation were measured by infrared spectroscopy and X-ray diffraction. Its performance was tested according to the national standard method. The results show that HF radio waves and UHF radio waves have no effect on the molecular structure, crystal form and performance of RDX crystal, showing that the radio frequency identification (RFID) technology can be used in information management of RDX.

Keywords:radio frequency identification technology; RFID; RDX; sensitivity; information management

通讯作者:黎厚斌(1963-)，男，博士生导师，从事绿色包装及包装材料研究。

作者简介:陈诚(1991-)，男，硕士研究生，从事包装材料研究。

基金项目:基础产品创新计划火炸药科研专项

收稿日期:2015-09-11；修回日期:2015-10-11

中图分类号：TJ55; X93

文献标志码：A

文章编号：1007-7812(2015)06-0078-04

DOI：10.14077/j.issn.1007-7812.2015.06.015