机械球磨法制备纳米HNS及其热分解性能

宋小兰, 王 毅, 刘丽霞, 安崇伟, 王晶禹, 张景林

(1. 中北大学化工与环境学院, 山西 太原 030051; 2. 中北大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030051; 3. 北方爆破科技有限公司阳泉分公司, 山西 阳泉 045000)

1 引 言

六硝基茋(HNS)是一种感度低、能量高的硝基炸药。其爆速为7250 m·s-1(ρ= 1.77 g·cm-3),与TNT相近; 撞击感度约为H50=60 cm(5 kg落锤)。HNS具有良好的耐热性,可在高温高压环境中使用,还可应用在高过载弹药中。特别是,HNS是冲击片雷管中的首选装药[1-5]。但粒度大的HNS在冲击片产生的窄脉冲作用下不容易被起爆,而细化HNS则容易被冲击片起爆,且越细越易起爆[6-7]。因此,纳米HNS在冲击片雷管中的应用具有研究价值。

对于HNS,传统的细化方法是喷射细化法。如王平等人[8-9]用低温结晶法制备了平均粒径为0.36 μm,纯度为98.5%的超细HNS; 还采用溶剂/非溶剂法制备超细HNS/HMX混合晶体,当HNS的质量分数达到0.8时,复合粒子粒径达到0.1～0.4 μm,比表面积为14.25 m2·g-1,飞片感度起爆能为0.49～0.58 J。雷波等人[10]采用重结晶法提纯了HNS-Ⅱ,并通过振动空穴效应将纯化的HNS细化,产物比表面积达到9.1 m2·g-1,冲击片雷管的起爆能量降低到0.557 J。事实上,喷射细化法细化HNS是溶剂-反溶剂过程。由于HNS不溶于大部分溶剂,只能少量溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO),因此,喷射细化制备纳米HNS要消耗大量有毒溶剂。本研究使用的机械球磨法则与传统喷射细化法存在明显不同之处。

2 实验部分

2.1 原料

原料HNS(Ⅰ型),甘肃银光化工集团公司; 甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺(DMF),分析纯,天津广福化工有限公司; 锆珠(直径为0.1～0.3 mm),山东淄博宇邦工业陶瓷有限公司。……