【摘 要】
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目前,传统熔铸炸药液相载体2,4,6-三硝基甲苯（TNT）存在密度低、能量水平低、力学性能差、毒性大等问题,已不能满足现代武器装药的要求,而合成新型低熔点炸药存在工艺难、周期长、效率低等缺点。因此,制备含能低共熔物是解决上述问题的一种重要方法和途径。本文以新型熔铸炸药1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）为基,制备了三种二元低共熔物配方（MTNP/TNAZ、MTNP/PETN和MTNP/DN
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目前,传统熔铸炸药液相载体2,4,6-三硝基甲苯（TNT）存在密度低、能量水平低、力学性能差、毒性大等问题,已不能满足现代武器装药的要求,而合成新型低熔点炸药存在工艺难、周期长、效率低等缺点。因此,制备含能低共熔物是解决上述问题的一种重要方法和途径。本文以新型熔铸炸药1-甲基-3,4,5-三硝基吡唑（MTNP）为基,制备了三种二元低共熔物配方（MTNP/TNAZ、MTNP/PETN和MTNP/DNTF）,采用EDS、XRD、IR、XPS、热动力学分析、TG-MS分析、机械感度测试、5 s爆发点测试以及爆轰性能计算等方法对三种最低共熔物的表面元素、微观结构、感度以及能量性能等进行研究;在此基础上,制备了三元含能低共熔物（MTNP/DNTF/DNAN）,对其性能进行了表征和测试,并与二元含能低共熔物进行了对比研究。主要研究内容如下:（1）MTNP/TNAZ最低共熔物的制备及表征。通过溶剂/非溶剂法制备出不同摩尔比的MTNP/TNAZ低共熔物,利用DSC-相图法得出最低共熔物的摩尔比例,然后对最低共熔物的结构和性能进行了表征和测试。发现在MTNP与TNAZ分子之间没有发生化学作用而产生新的化学键,只存在一定的分子间作用力。形成的最低共熔物的熔点处于低共熔物的最佳熔点范围,计算得到MTNP/TNAZ最低共熔物的爆轰参数:爆速为8704.96 m/s,爆热为-5956.22 k J/kg,爆压为34.32 GPa,爆温为4092.44 K。实测撞击感度(H50)为67.89 cm,摩擦感度爆炸概率为64%,爆发点为267.8℃。（2）MTNP/PETN最低共熔物的制备及表征。通过溶剂/非溶剂法制备出不同摩尔比的MTNP/PETN低共熔物样品,利用DSC-相图法得到最低共熔物的摩尔比例,并对最低共熔物进行了表征和测试。发现MTNP与PETN分子间混合相对较好,没有产生新的化学键或者化学基团,但存在一定的分子间作用力。形成的MTNP/PETN最低共熔物的熔点（86.87℃）略高于TNT（80.3℃）,能够很好地满足液相载体对熔点的需求。计算出其爆速为8377.23 m/s,爆热为-5700.59 k J/kg,爆压为31.54 GPa,爆温为3946.90 K。实测撞击感度(H50)为50.31 cm,但摩擦感度（100%）变化不明显,爆发点为225℃。（3）MTNP/DNTF最低共熔物的制备及表征。使用溶剂/非溶剂法制备了不同摩尔比的MTNP/DNTF低共熔物样品,利用DSC-相图法得出了最低共熔物的摩尔比例,然后对最低共熔物进行了表征和测试。发现MTNP和DNTF分子间没有新的化学键或者化学基团出现,原料之间相容性较好,但存在一定的分子间作用力。MTNP/DNTF最低共熔物的熔点（78.94℃）与TNT的熔点接近。计算得出MTNP/DNTF最低共熔物的爆速为8845.44 m/s,爆热为-5969.10 k J/kg,爆压为35.28 GPa,爆温为4347.79 K。实测撞击感度(H50)为62.03 cm,摩擦感度爆炸概率为76%,爆发点为263℃。（4）在上述研究的基础上,在MTNP/DNTF最低共熔物中加入了10%的钝感炸药DNAN,利用溶剂蒸发法制备了MTNP/DNTF/DNAN三元低共熔物样品。对低共熔物样品的微观形貌、晶体结构、机械感度和能量性能等进行了表征。发现MTNP/DNTF/DNAN低共熔物表面更平整,固相聚集区和收缩空隙区均比较少。MTNP、DNTF和DNAN之间没有发生化学作用而产生新的化学键或者化学基团,仅存在一定的分子间作用力。三元低共熔物MTNP/DNTF/DNAN的熔点为73.4℃。计算得到三元低共熔物的爆速为8505.82 m/s,爆热为-5702.26 k J/kg,爆压为31.97 GPa,爆温为4144.28 K。实测撞击感度(H50)为81.3 cm,摩擦感度爆炸概率降低到0%。MTNP/DNTF/DNAN三元低共熔物的熔点适中,能量输出高,感度显著降低,更具有工程化应用前景。
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