富勒烯衍生物对RDX热分解性能及动力学的影响

【作者】 徐司雨； 赵凤起； 金波； 仪建华； 彭汝芳； 罗阳； 姜菡雨；

【机构】 西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室； 西南科技大学材料科学与工程学院；

【摘要】 炭黑作为催化剂在调节推进剂燃烧性能中起着重要作用,为进一步提升炭的催化效果,推进剂研究者们一直致力于新型碳质燃烧催化剂的开发和应用。研究中基于碳族中重要的富勒烯品种,合成了新型富勒烯衍生物（mNPF）。为了研究富勒烯衍生物（mNPF）对推进剂中主要含能组分黑索今（RDX）的催化效果,对两者的混合物（mNPF/RDX=1/1）进行了热分解行为研究。采用Netzsch DSC 204 HP型高压差示扫描量热仪测试了2.5、5、10、15、20和25℃·min^-1六个升温速率（β）下mNPF/RDX混合物的DSC曲线（见图1）。为对比分析,测试了所用RDX的热分解行为（见图2）。从RDX的热分解曲线图可看出,RDX本身的热分解过程DSC曲线上205℃左右存在一个明显的吸热尖峰,这是其本身熔化吸热所致,随后发生分解,在239.1℃附近出现一个明显的放热峰,由于放热峰较宽,在主放热峰后面还有一个放热尖峰,尖峰的峰温约在247.2℃。从混合物的热分解曲线图可看出,不同升温速率下,mNPF/RDX混合物吸热峰峰温在204.3²05.6℃范围内,放热峰峰温在218.8²46.7℃范围内;随着升温速率增大,所测混合物试样吸热峰和放热峰的单位质量混合物吸收或放出的热量均增大,吸热峰及放热峰的峰温均后移。研究所用的富勒烯衍生物mNPF对RDX吸热过程影响少,但对RDX放热过程影响显著,会使其较宽的放热过程变窄,峰形变尖,放热行为变剧烈。为了获得mNPF对RDX放热分解反应动力学参数影响,计算了mNPF/RDX混合物的活化能E_a、指前因子A和相关系数r;并与资料报道的RDX本身放热过程动力学参数进行了对比,具体动力学参数计算数据见表1。由算出的动力学参数数据可知,所用的富勒烯衍生物mNPF可明显起到降低RDX放热过程反应的动力学参数的效果,表明其对RDX的反应有一定的催化作用效果。更多还原