N-脒基脲二硝酰胺放热分解反应的动力学行为

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HTPE与FOX-7和FOX-12混合体系的热分解

HTPE与FOX-7和FOX-12混合体系的热分解

HTPE与FOX-7和FOX-12混合体系的热分解王国强;陆洪林;党永战;王晗;康冰【摘要】利用差示扫描量热(DSC)法和热重-微商热重(TG-DTG)法得到端羟基聚醚(HTPE)/1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)混合体系和HTPE/N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12)混合体系在不同升温速率(2.5,5.0,10.0,20.0℃·min-1)下的热分解曲线,用Kissinger公式和Ozawa公式计算了HTPE、HTPE/FOX-7和HTPE/FOX-12体系热分解的表观活化能.结果表明,HTPE的热分解过程为一个失重过程,其表观活化能Ek为127.45 kJ·mol-1.Kissinger公式和Ozawa公式计算的HTPE/FOX-7混合体系表观活化能分别为288.16 kJ·mol-1和270.85 kJ·mol-1,HTPE/FOX-12混合体系的表观活化能分别为179.50 kJ·mol-1和170.35 kJ·mol-1.对于同一体系,两种公式计算的结果基本一致.与单组份(FOX-7或FOX-12)相比,HTPE/FOX-7和HTPE/FOX-12体系的表观活化能分别降低了17.1 ~34.5 kJ·mol-1和78.8 ~87.9 kJ·mol-1.HTPE均降低了2种钝感含能组份(FOX-7和FOX-12)的(主)分解峰温度,FOX-7高温分解放热峰峰温降低了14.4℃,FOX-12的分解放热峰峰温降低了17.4℃.HTPE/FOX-7混合体系分解放热量增加了196.2 J·g-1,而HTPE/FOX-12混合体系分解放热量减少了275.2 J·g-1.【期刊名称】《含能材料》【年(卷),期】2016(024)004【总页数】7页(P336-342)【关键词】端羟基聚醚(HTPE);1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7);N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12);混合体系;热分解;表观活化能【作者】王国强;陆洪林;党永战;王晗;康冰【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55;TQ013.21 引言新型粘合剂端羟基聚醚(HTPE)是低易损性推进剂的关键组份之一。

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性
魏伦;姚月娟;刘少武;郑双;张远波;高林荣
【期刊名称】《含能材料》
【年(卷),期】2012(020)003
【摘要】采用DSC-TG、密闭爆发器、中止燃烧试验装置,研究了含N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的硝胺发射药的热分解和燃烧特性.结果表明:该硝胺发射药中的NC-NG体系和FOX-12一起开始分解,加入FOX-12使硝胺发射药的燃速压力指数降低,其值小于1,随着FOX-12含量的增加,硝胺发射药的压力指数在低压段(10~20MPa)降低幅度大于中高压段(40 ~240 MPa)的幅度.
【总页数】4页(P337-340)
【作者】魏伦;姚月娟;刘少武;郑双;张远波;高林荣
【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;O64
【相关文献】
1.含RDX的叠氮硝胺发射药热分解与燃烧性能 [J], 杨建兴;贾永杰;刘毅;李乃勤;白微;张步允
2.含RDX高能硝胺发射药的热分解动力学补偿效应 [J], 张冬梅;郑朝民;衡淑云;刘子如;潘清;陆洪林
3.NGu对含RDX硝胺发射药燃烧性能的影响 [J], 张邹邹;蒋树君;张玉成;杨雁
4.反相高效液相色谱法测定含RDX的叠氮硝胺发射药中4种组分含量 [J], 杨彩宁;赵娟;陈曼;贾林;王歌扬;张瑜;何可维
5.含羟乙基丁硝胺硝酸酯发射药的研究 [J], 陆安舫
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Pinner脒合成的反应机理及应用进展

Pinner脒合成的反应机理及应用进展

Pinner脒合成的反应机理及应用进展王阳阳(西北农林科技大学理学院陕西杨凌712100)摘要:脒类化合物在农药、医药以及其他领域上都具有很广泛的用途。

合成脒类化合物的方法主要为:Pinner脒合成法。

本文重点介绍了Pinner脒合成方法的机理和副反应机理,并对其在有机合成中的应用进行了探讨。

关键词:Pinner脒合成;机理;改进;应用The reaction mechanism and application of Pinner amidinesynthesisWang Yangyang(College of science, Northwest A&F University, Yangling, 712100, China)Abstract:The amidine compounds have a very wide range of functions in the pesticide, medicine and other fields. The primary method of synthesis of amidine compounds is Pinner amidine synthesis. This article focuses on the reaction mechanism of Pinner amidine synthesis and the side reactions mechanism Its application in organic synthesis is also discussed.Key words: Pinner amidine synthesis; mechanism; improvement; application1.前言脒类化合物在农药和医药上具有很广泛的用途。

早年发现某些脒盐可以治疗血吸虫病,但毒性较大,一些长链烷氧基取代的苯甲脒盐具有表面活性剂的作用,被称为杀虫脒[1]。

二硝基脲的合成、表征及热力学的理论研究

二硝基脲的合成、表征及热力学的理论研究

二 硝 基 脲 的 合 成 、 征 及 热 力 学 的 理 论研 究 表
11 6
滤饼 在 ( 5± )o 真 空 干 燥 , 二 硝 基 脲 。 2 1 C 得 结 构 鉴 定 :’ N H MR( c tn — 5 0 MH 6 a eo ed , 0 z) :
1 . O( , H) 3 S2 ; 3 C NMR ( c t n — ^ 5 0 a eo e d , 0 MHz)占 :
2 n 之 后 在 0~ (继 续 搅 拌 反 应 3 n 反 应 液 Omi, 5o = 0 mi,
研 究 。emal y nj 0 @ 1 3 c m - i a gm2 4 .o : 6
析 出白色 固体 , 速过 滤 , 快 三氟 乙 酸洗 涤 ( 0 mLX3 , 1 )
N02 O2 N

浓度 发烟硫 酸 / 0 % 硝 酸体 系 中 , 究 了尿 素 的硝 化 10 研 反应 过程 , 化 了反应 条件 , 离得 到硝化 中间体 硝基 优 分
脲 ( n nt ue ,MNU) 并 通 过 量 子 化 学 方 法 , mo o io a r r , 阐
3. 反 应 温 度 的 影 响 2
1 6 4;I ( B .c 4. R K r m ) 5 1 0 ,4 7 1 1 1 2 :1 7,6 2 1 4 ,3 2, 1 0。 7
在 氮 气 氛 中 , 温 速 率 1 C ・mi~ , S 结 果 升 o 0 n DC 显示二 硝基 脲在 1 4 1c剧烈 分解 。 0 . ( =
在 尿 素 用 量 6 0 g, 0 发 烟 硫 酸 用 量 1 , . 2 % mL 反 0
应 5 n 考察 了 1 0 硝 酸 用 量 对 DNU 收率 的影 0 mi , % 0 响, 结果 如 图 1所示 。从 图 1可 以看 出 , 1 0 硝酸 当 % 0 与尿 素摩 尔 比为 2时 , DNU 收 率 为 6 . % 。增 大发 13 烟硝 酸用量 , U 收 率大 幅度 上 升 , DN 当摩 尔 比增 加 到 3 0时 , . 收率 为 7 . % , 摩尔 比超 过 3 0时 , 62 其 . 收率 反

钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐的研究进展

钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐的研究进展

钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐的研究进展
雷永鹏;阳世清;徐松林;张彤
【期刊名称】《含能材料》
【年(卷),期】2007(015)003
【摘要】概述了新型钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐(GUDN,亦称 FOX-12)的理化性能和爆轰性能,并讨论了其相关应用.GUDN能量较高(接近RDX)、感度低(接近TATB)、热稳定性好、相容性好,适用于推进剂、气体发生剂和钝感炸药.【总页数】5页(P289-293)
【作者】雷永鹏;阳世清;徐松林;张彤
【作者单位】国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;TQ560
【相关文献】
1.N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的合成与表征 [J], 杨通辉;何金选;张海林
2.N-脒基脲二硝酰胺盐的合成与性能 [J], 刘愆;王伯周;张志忠;朱春华;廉鹏
3.N-脒基脲二硝酰胺盐晶体形貌的分子动力学研究 [J], 刘宁;周诚;舒远杰;王伯周;王文亮
4.N-脒基脲二硝酰胺放热分解反应的动力学行为 [J], 高红旭;张海;赵凤起;胡荣祖;马海霞;徐抗震;仪建华;徐司雨;高茵
5.3,5-双(二硝甲基)-1,2,4-三唑的双脒基脲盐的合成与性能 [J], 霍欢; 翟连杰; 郭涛; 毕福强; 王子俊; 王伯周
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几种钝感低特征信号推进剂的能量特性

几种钝感低特征信号推进剂的能量特性
N ) Z 的理化性 能列 于表 1 并 在表 2中列 出 了标 准条件 ,
特性 , 研究 结果表 明 , M T T E N用 于双 基 系推 进剂 中 , 可
明显 降低 此类 推进 剂 的机械 感 度
。此 外 , 氮 聚 叠
合物 机械 敏感度 低 、 热稳 定 性好 以及 与 固体推 进 剂 用
结构虽 与 N G相似 , 而撞击 感 度却 比 N 然 G低 很 多 , 迁
移性 、 挥发性 、 热稳 定性 和工艺性 能均较 好 。国 内外 已 将T T ME N用于 双 基 系 推进 剂 , 实 现 推进 剂 的 钝 感黑 索 今 (-D 、 ,- ,- F X7 、 I X)2 6 R 二 氨基 -,- 硝基 吡 嗪-- 化 物 ( L 15 、 35二 1氧 L M-0 ) 硝基 胍 ( Q) 14 5 8四 硝 基 -, 5 8四 氮 杂 萘 烷 ( r N 和 , , ,- 1 4, ,- - r
剂研究 和发 展 中急待 解决 的 问题 ¨ 。近几 十 年来 , 上
述 问题 主要 通过加入钝感增塑剂 、 能添加剂或 含 能黏 含
合剂替代原 推进剂中较敏感 的对应物质来解决 】 。
双基 系推进 剂 中硝化甘 油 ( G) N 的机 械感度 较高 ,
加 工处理 过程 中很 危险 , 实 现此 类 推进 剂 的钝 感 特 为
2 几 种 高 能 化 合 物 的 理 化 性 能及 能量 特 性
为 了 计 算 需 要 ,三 羟 甲 基 乙 烷 三 硝 硝 酯
( M T 、 ,- T E N) 1 5二叠 氮基 -- 3 硝基 -- 杂戊 烷 ( I N ) 3氮 DA P
性, 资料 报道 , 用机械感 度较 低 的三羟 甲基 乙烷 三硝 酸 酯( M T 取 代原 双基 系推 进 剂 中机 械 感 度 较 高 的 T E N) N G降低感 度 】 M T 。T E N是 一种 含 能 增 塑剂 , 化 学 其

二硝基脲法合成HMX的过程监测及动力学分析

二硝基脲法合成HMX的过程监测及动力学分析

第41卷第3期2 018年6月火炸药学报Chinese Journal of Explosives &Propellants303DOI:10. 14077/j. issn. 1007-7812. 2018. 03. 016二硝基脲法合成H M X的过程监测及动力学分析张乐1,王志1,许建新2,王建龙1,曹端林1(1.中北大学化学工程与技术学院,山西太原030051 &.甘肃银光化学工业集团有限公司,甘肃白银730900)摘要:采用反应量热仪(P C1)对二硝基脲法合成H M X各步放热过程进行测定,并分析其放热参数以及严重度;利用绝热加速量热仪(ARC)测定了中间产物的分解温度及放热速率,并进行了动力学分析。

结果表明,加人尿素后反应体系立即放热,硝化反应在2s内发生,部分反应到达成熟期才完成;其余各步反应进行很快,也都在2s内发生,主要热量用于中和硫酸放热&导到的绝热温升越高,发生失控反应的严重度越高;加水的过程要在0'下进行,加硝酸铵的过程要在10'下进行,加尿素的合成反应温度较原工艺可以适当提高2',加DPT反应过程最为安全,合成反应的最高温度(M TSR)为40. 8';经A R C测定得中间产物的相关动力学参数:活化能(仏)为254 k:/m〇l,指前因子(A)为1. 26 X 1030s \反应级数(n)为0.88。

关键词!二硝基脲法;H M X;在线监测;绝热温升;动力学中图分类号:T:55;TQ564 文献标志码:A 文章编号!007-7812(2018)03-0303-05Process Monitoring and Kinetics Analysis of Synthesizing HMX by Dinitrocarbamide MethodZHANG Le1,WANG Zhi1,XU Jian-xin2,WANG Jian-long1 ,CAO Duan-lin1(1. School of Chemical Engineering and Technology,North University of China,Taiyuan 030051,China;2.Gansu Yinguang Chemical Industry Group Co.L td.,Baiyin Gansu 730900, China)Abstract :The exothermic process for synthesizing HMX with dinitrocarbamide method was measured by a action calorimetry and the exothermic parameters and risk degree were analyzed.The decomposition temperature andexothermic rate of intermediate products were measured by ARC,and the kinetic analysis was carried out.The re­sults show that after adding urea,the reaction system is exothermic immediately.Nitrification reaction is carried outin 2s,part of the reaction arrives at the mature period to complete only.The rest of various step reactions were car­ried out quickly in 2s,and the main heat is used to neutralize the exothermicity of sulfuric acid.batic temperature rise,the higher the severity of the runaway reaction.The process of adding water should be ried out at 0'and the process of ammonium nitrate should be carried out at 10'. The synthetic reaction tempera­ture of adding urea can be appropriately increased by 2'and the reaction process of adding DPT is the most safe.The maximum temperature of the synthetic reaction(M TSR) is 40. 8'.The activation energy(Ea),pre-exponen­tial factor(A) and the reaction order(n) of the intermediate products obtained by ARC measurement are 254 kJ/mol,1.26 X1030s1and 0.88,respectively.Keywords:dinitrocarbamide method;HMX;online monitoring;adiabatic temperature rise;kinetics引言化学反应的热危险性源自多方面因素,其中最主要的是热失控。

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性
F g 2 D S c esofs pls w ih fe en O X一 c i. C ur am e t di r tF v f 1 2 ont ent
3. 含 F 1 OX-2的 发 射 药 热 分 解 性 能 1
图 2 图 3是 含 F 一2试 样 的; E~C T D G 曲 、 OX 1 D 舌 l和 G— T S}
2 实 验 部 分
2 1 原 材 料 .
F 一2 粒 度 d 5=3 . 7 m;高 能 硝 胺 发 射 OX 1 , o 174
收 稿 日期 :2 1 — 90 修 回 日期 : 0 1 1 — 2 0 10 — 1; 2 1 —11
示 , 验完 毕后 将样 品收 集 。 试
性 。结 果 表 明 : 硝胺 发射 药 中 的 N — 体 系 和 F 一2一 起 开 始 分 解 , 入 F 一2使 硝胺 发 射 药 的燃 速 压 力 指 数 降 低 , 值 小 该 C NG OX1 加 OX 1 其 于 1 随 着 F 一2含 量 的增 加 , 胺 发 射 药 的 压 力 指数 在 低 压 段 ( 0— 0 MP ) , OX1 硝 1 2 a 降低 幅 度 大 于 中高 压 段 ( O~ 4 a 的 幅度 。 4 2 0MP )
开 了研 究 , 如 瑞 典 已将 F 一2应 用 于 A C R 8 例 OX 1 R HE 0 型火炮 发 射药 , 洲 含 能 材 料 公 司 将 F 一2熔 融 欧 OX 1 于 T T中制 备 出 GUN OL 钢 托儿 ) 药 , 国开 N T ( 炸 中 展 了不 同 催 化 剂 对 F 一2 热 分 解 催 化 作 用 的 研 OX 1 究 。 , 行 了含 F 一2的 复 合 改 性 双 基 推 进 剂 热 性 。 进 OX 1

新型含能材料FOX12性能研究

新型含能材料FOX12性能研究

新型含能材料 FOX-12 性能研究王伯周,刘 愆,张志忠,姬月萍,朱春华(西安近代化学研究所,陕西 西安 710065)摘要:研究了 N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)性能,FOX-12 不溶于冷水,结晶密度1. 755 g / c m 3 ,燃烧热 1 483. 98 k J / m O I ,分解温度 218. 41 C ,感度低,热安定性好。

FOX-12 相容性较好,能和 HMX 、RDX 等火炸药常用组分相容。

关键词:有机化学;N -脒基脲二硝酰胺盐(FO X-12);相容性;性能中图分类号:O626文献标识码:AN H !C ! O!C ! 引 言1 1743( (—NO ); 1688( ); 1523,1444二硝酰胺盐的合成和性能研究是含能材料领域重点研究方向之一,其中二硝酰胺铵盐( A DN )是一种公 认的优良高能氧化剂,俄罗斯解决了工业化生产并将ADN 应用于武器装备中[1]。

为了进一步寻找性能优 越的新型含能材料,瑞典国防研究院 FOA 高能材料研 究所 90 年 代 首 先 合 成 一 种 新 的 二 硝 酰 胺 盐( FOX - 12)[2],由于其具有高能、低感、不溶于冷水、不吸潮、 稳定性好的特点,备受含能材料领域关注。

本研究采用自制的 FOX-12 样品经红外光谱、紫 外光谱、元素分析等手段鉴定了其化学结构;为了验证 FO X-12 的性能,采用差热分析(D S C )及热失重(TG A ) 研究了 FO X -12 热化学性能,实测了撞击感度及摩擦 感度等部分爆轰性能;为了考查 FO X-12 的应用安全 性,采用差热分析方法研究了 FOX -12 和 RDX 、HMX 、 NG + NC 、NG + BTTN 、C 2 、AP 等常用火炸药组分的相 容性,为 FO X-12 在火炸药中的应用提供了必要的基 础数据。

)c m - 1 。

紫 外 光 谱 U V ( H O ,! ):282. 5, 22m ax212 nm 。

N-脒基脲二硝酰胺放热分解反应的动力学行为

N-脒基脲二硝酰胺放热分解反应的动力学行为
e o emi e o o io e cini mp rtr— rga x t r cd c mp s in rat at eau ep o rmme d tea p rn ciain e eg E) n r— h t o n e dmo e【 p ae t t t n ry( a d pe h a v o e p n nila tr( ]s l a c lrt gd c mp s intmp rtr A ,i xmu rt } ) a dt — — x o e t co A), ef c eeai e o o io e eaue( t t ma i m e( af . n t me o a m , n met i o int n (Ⅱ n e da t o dt n r ac ltd T ers l h we a n e o — oh r l C o dt n , g io f u d r ibai c n io s i a c i wee lu ae . h uts o dt t d r ni tema c e s h u n s DS c n i o s i
ga yue iia ie( DN wee e r n db S n i oa r t .tknt aa ees f h jr un lradnrm d GU ) r t mie yD C adm r cl i e I iecprm tr o ema t de c o me r s i t o
XU i S- Yu
( i n d m h m syR sac s t eX n 7 06 , . . hn ; 2 p r no Mahm t sN r w sU i ri 1 e C e i r eerhI tu , i 1 0 5 P R C i X a Mo t n it a a Deat tf te ai , ot et nv sy me c h e t X n 706 , . . hn , 。ol e f hmi l n i ei , otw s U i ri , i n 7 06 , . . hn ) i 1 0 9 P R C ia C lg C e c gn r g N r et nv s X 1 0 9P R C i a " e o aE e n h e t y a a

二硝酰胺铵热分解机理的理论研究进展

二硝酰胺铵热分解机理的理论研究进展

2 ADN 的 热分 解
在 A DN 热分 解 机理 的研 究 中 , 常 用 实 验 方 法 有 微量 量 热 技 术 、 热重 分析 ( T GA) 、 差 示 扫 描 量 热 法
( N T O) 体 系相 比, 二硝酰胺铵( A DN) 具无氯 ( 燃 烧 产 物 洁净 ) 、 特征 信 号低 ( 无烟 ) 、 能量密度高 、 对 环 境 友
ADN贮 存 和工艺 过程 安 定 性 , 探讨 A DN 分 解 反应 的 详 细机 理 上 , 不 同 研 究 小 组 从 实 验 , 和 理 论 ¨对二 硝 酰胺 盐 的物 理 性 质 、 热化学性质 、 热 分 , 涉 及八 十 多种 二 硝 酰

HF 、 MP 2 、 C C S D( T)等 从 头 算 和 B 3 L Y P 、 B 3 P 8 6 、 B 2 P L Y P 、 P W9 1等 泛 函的密 度 泛 函理 论 ( D F T ) 方 法 和 包括 6 ・ 3 1 G一 、 6 — 3 1 1 + G( 3 d f , 2 P) 、 a u g - C C — p V T Z 等
中图分类号 : O6 4 3 . 1 2; T Q0 3 1 文 献 标 志 码 :A DOI :1 0 . 1 1 9 4 3 / j . i s s n . 1 0 0 6 — 9 9 4 1 . 2 0 1 5 . 0 9 . 0 0 2
1 引 言
与高氯酸 铵 ( A P ) 一 A I 体系、 单 甲基肼 ( MMH) - N O
( H o) … N H. [ ON( o) N NO ] 一 ( n= 1 , 2 , 3 ) 和 AD N 簇 模 型 中对 A DN 反 常 分 解 行 为 的原 因 。 不 同 理 论 模 型 在 一 定 程 度 上 揭 示了A DN 分 解 反 应 的 本 质 , 在 较大 A DN 簇 中获 得 的 动 力 学 参 数 与 实 验 结 果 吻 合 更 好 。研 究 认 为 , 对A DN 体 系分 解 产 生 的各 中 间 体 之 间 的交 叉 反 应 以及 将 QM— MM 方 法 用 于 较 大 A DN 簇 和 溶 剂 化 模 型 的研 究 , 对 理 解 AD N 复 杂 分 解 反 应 以 及 获 得 其 应 用 过 程 所 涉 及 的相 关 热 力 学 和动 力 学 参 数 具 有 重 要 作 用 。 关键词 : 含能材料 ; 二硝酰胺铵 ( ADN) ; 二硝酰胺酸 ( HDN) ; 第一性原 理 ; 热分解 ; 绿 色 推 进 剂

二硝酰胺铵燃烧和热分解反应及其应用研究进展_Submit_Revised_New

二硝酰胺铵燃烧和热分解反应及其应用研究进展_Submit_Revised_New

二硝酰胺铵热分解反应、燃烧特性及其在推进剂中的应用研究进展许琼王志银*张田雷王睿陕西理工学院化学学院,理论与计算化学研究所,陕西汉中723001摘要本文对二硝酰胺铵(ADN)推进剂的热分解、燃烧性质及其在推进剂中的应用研究进行了系统评述。

对其基本热化学性质,尤其在不同环境条件下固相和气相分解反应产物和可能路径、稳定性和燃烧机理进行了总结。

对其分解机理提出的质子转移发生在NH4+DN–、HDN、相应簇中以及溶剂模型和极化模型进行了讨论。

一般认为,低温时ADN固相初始分解主要通过分子重排形成N2O和NH4NO3、而高温时通过N–N键断裂形成NO2机理进行;其气相解离主要通过分子内(间)质子转移形成HDN及异构体进行。

主要涉及(A)HDN解离为NO2和HNNO2(自由基进一步分解为HNO、H2O、N2O和HONO2多种产物),(B)通过HDN异构体O2NNN(O)OH形成NN(O)OH和NO2,(C)O2NNN(O)OH 通过消去OH分解,(D)HDN异构体通过“O2NN(OH)NO”过渡态分解成N2O和HNO3路径。

介绍了ADN燃烧的主要特征并与其它类型含能材料进行了比较,对其燃烧波结构、燃速方程及其影响因素进行了分析。

讨论了其在0.5~2 MPa范围稳定燃烧形成不同暗区温度平台的主要物种、温度、最终火焰温度和燃速公式,指出其燃烧特征受固相分解放热控制;将其在2~10 MPa内不稳定燃烧原因归结为决定推进剂表面状态和相关燃速的固相与气相放热反应的影响。

一般介绍了ADN基固、液体推进剂在应用上的重要进展,以及在替代高氯酸铵和肼方面的光明前景。

关键词:含能材料;二硝酰胺铵(ADN);热分解;燃烧;绿色推进剂;中图分类号: O643.12; TQ031;文献标识码:A文章编号:1005-281X(201x)-0000-00 Progress in the Thermal Decomposition, Combustion and Applications ofAmmonium DinitramideXu Qiong Wang Zhi-Yin*Zhang Tian-Lei Wang Rui(Institute of Theoretical and Computational Chemistry, School of Chemical and Environmental Sciences, Shaanxi University of Technology, Hanzhong, Shaanxi 723000, PR China)Abstract:The paper conducts a comprehensive review concerning the physiochemical and thermochemical properties, the mechanism of thermal decomposition and combustion of ammonium dinitramide (ADN) propellant and discusses its applications as a liquid monopropellant. The products and chemical pathways of ADN decomposition reactions under different ambient conditions (pressure, temperature, isothermal or non-isothermal, heating rate, sealed or not, et al.,) in both the condensed and gas phases, the thermal stability and the combustion mechanism are analyzed. The proton transfer occurring in NH4+DN–, HDN, HDN2, ADN2, the solvent and surface polarization models proposed for understanding the decomposition mechanism of ADN theoretically, are discussed. It is generally believed that ADN decomposition reaction in the condensed phase will undergo a solid-state molecular rearrangement to form N2O and ammonium nitrate (AN) (or NH3+HNO3) at low temperature. However, the decomposition proceeds through N–NO2 bond cleavage mechanism to form NO2at high temperature (ADN→NO2+NH4NNO2; or ADN→NO2+ NO+NH4NO). For the gas phase decomposition of ADN, it proceeds mainly via proton transfer in the intramolecular or interamolecular to form dinitramic acid (HDN, HN(NO2)2), and then HDN dissociates *基金项目:973课题基金支助项目(613209)。

钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐的研究进展

钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐的研究进展

冷 水。杨通辉 等 在 7 % 湿度 的 条件 下 将 G D 5 U N放
置一周 , 增重小 于 0 0 % , 明 G D .6 说 U N完 全不 吸湿 , 可 作为 A N的添 加 剂 对其 进 行 改 性。 G D ¨ D U N 的撞 击
是二维 层状 结构 , 层 之 间 仅 依 赖 范德 华 力 。在 每 层 各
IN]《 H .: 2 1] N Il = 。 :
N H O
赵凤起 等 研 究 了 G D 的热 化 学 性 质 和 非 等 U N 温 热 分 解 动 力 学 参 数 ,得 到 等 容 燃 烧 热 为
(一 0 8 6 0 5 )J・ ~, 标 准 7 6 .4± . 0 g 燃 烧 焓 为
文章 编 号 : 0694 ( 07 0 -2 9 5 10 -9 1 2 0 )30 8 - 0
钝 感 高 能 材料 Ⅳ一 基 脲 二硝 酰 胺 盐 的研 究 进 展 脒
雷永鹏, 阳世清, 徐松林, 彤 张
( 防科 技 大 学 航 天 与 材 料 工 程 学 院 ,湖 南 长 沙 4 07 ) 国 10 3 摘要: 述 了 新 型 钝感 高能 材 料 J 脒 基 脲 二 硝 酰胺 盐 ( U N, 概 7 v . G D 亦称 F X 1 ) O -2 的理 化 性 能 和爆 轰 性 能 , 讨 论 了 并 其相关应用。G D U N能 量 较 高 ( 近 R X) 感 度 低 ( 近 T T ) 热 稳定 性 好 、 容 性 好 , 用 于 推 进 剂 、 体 发 生 接 D 、 接 AB、 相 适 气 剂和钝感炸药。 关键词 : 机 化 学 ;7脒 基脲 二硝 酰 胺 盐 ; 能 ;推 进 剂 ; 体 发 生 剂 ; 感 炸 药 ; 述 有 J v . 性 气 钝 综

硝基胍溶液的热分解性能及动力学

硝基胍溶液的热分解性能及动力学

由于硝 基胍 的危 险 性 , 联 合 国危 险 物 品运 输 专 家
委员会 建议 其 可加 水 后 进 行储 存 和 运输 。但 目前 尚缺乏 以硝 基胍 水溶 液 为 研 究对 象 的工 作 , 因此 探 究
化物 。我 国危 险 化 学 品名 录将 硝 基 胍 分 为 第 一 类 ( 爆 炸品 ) , 第 一项 ( 具 有 整 体 爆 炸 危 险 的 物 质 和 物
( 1 .南 京 理 工 大 学 化 _ T - 学 院 安全 工 程 系 , 江苏 南京 2 1 0 0 9 4; 2 .索尔 维 投 资 有 限公 司 ,上 海 2 0 0 0 0 0 )

要: 硝基胍 ( N Q) 在进 行运 输和 储存 时 , 通 常 采用 水作 稳定 剂。为研 究硝 基胍 加水 后 的热分 解行 为 , 借 助 差 示 扫 描 量 热 仪
1 引 言
硝基 胍 ( N Q) 广泛应用于火炸药制造 中, 是
物为 N , O、 H , O 和 NH 。刘 子如 等 ” 也得 到硝 基 胍
的分解 会 产 生 大 量 N O、 H O 及 NH , 、 H N — NH 。
发射 剂 、 推进剂 和 炸药 的重要 组分 , 也可 作为 机动 车辆 或 飞行 器 安 全 气囊 的 产 气 剂 组 分 。 同 时 硝 基 胍 具
(下 的 分解 情 况 。结 果 表 明 , 硝基胍溶 液在动态 和等温模式下 均显示 一个放热 峰 , 其 平 均 比 放 热
量分 别 为 3 1 1 J ・ g ‘ 。 和3 0 5 J ・ g 一。 基 于 F r i e d ma n法 计 算 得 知 动 态 模 式 下 的 活 化 能 为 8 4 ~7 8 k J. oo t l ~, 等 温 模 式 下 活 化 能 为

含FOX-12的高燃速HTPB推进剂性能

含FOX-12的高燃速HTPB推进剂性能

含FOX-12的高燃速HTPB推进剂性能胥会祥;赵凤起;庞维强;李勇宏;杨建;刘子如【摘要】为降低高燃速HTPB推进剂的感度,探讨了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)对该推进剂能量性能、燃烧性能和安全性能的影响.结果表明,FOX-12使推进剂的燃温(Tc)、平均相对分子质量(M)和爆热(Qv)均降低,但对推进剂比冲(Isp)的影响较小,FOX-12含量为5%时,Isp降低约0.458%.随FOX-12含量增加,相同压力下的推进剂燃速降低,但推进剂摩擦感度、撞击感度和静电火花感度均逐步降低;当FOX-12含量为5%,在4~10 MPa下,推进剂燃速的降幅最大为4.75%,而摩擦感度由96%降至68%.由于FOX-12的真空安定性差于AP,含FOX-12推进剂的热安定性降低,但能满足应用要求.FOX-12的氧平衡为负,这可能使推进剂氧化性分解产物与HTPB粘合剂、Al等组分的反应速率降低,促使推进剂耐烤燃的性能增强.总之,FOX-12能显著提高高燃速HTPB推进剂的应用安全性.%In order to reduce sensitivity of high burning rate HTPB propellant, the effect of N-guanylurea-dianitramide ( FOX-12) on energy performance,combustion characteristic,and security performance of the propellant were discussed. Results show thatFOX-12 leads to the decrease of Tc ,M and Q, ,but has less effect on Iap of propellants. When the content of FOX-12 is 5% ,Iap of the propellant is lower about 0. 458% compared with basic formulation. With the increasing of FOX-12 content,the burning rate of propellants decreases at the same pressure, and the friction sensitivity, impact sensitivity and electrostatic spark sensitivity of propellants reduce gradually. When the content of FOX-12 is 5% ,the maximum decline of burning rate is 4.75% at 4 ~ 10 Mpa,but the friction sensitivity of thepropellant reduces from 96% to 68%. Because the vacuum stability of FOX-12 is lower than that of AP, the thermal stability of propellant with FOX-12 decreases accordingly, but meets the application requirements. The negative oxygen balance of FOX-12 may reduce the reaction rate among oxidative products of decomposition with HTPB,Al,and other ingredients, and enhance the performance of resistance to slow cook-off test. In short, FOX-12 can improve the application security of the propellant significantly.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2011(034)006【总页数】5页(P745-749)【关键词】FOX-12;高燃速HTPB推进剂;能量性能;燃烧性能;安全性能;慢烤试验【作者】胥会祥;赵凤起;庞维强;李勇宏;杨建;刘子如【作者单位】西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065【正文语种】中文【中图分类】V5120 引言高燃速HTPB推进剂是广泛应用的一类推进剂,在载人飞船逃逸系统发动机、小动量姿态控制火箭发动机和多种战术型号发动机上已得到应用。

钝感高能材料 N 2 基脲二硝酰胺盐的研究进展 脒

钝感高能材料 N 2 基脲二硝酰胺盐的研究进展 脒

1. 93 273 ( decompose) -
HMX
wh ite
1. 900
278
No
RDX
wh ite
1. 82
203
No
TNT colorless 1. 654
80. 9
L e ss
GUDN light yellow 1. 755
No
No
TATB orange yellow 1. 93
330
No
3 应 用
3. 1 在推进剂中的应用 GUDN 可 单 独 或 配 合 其 它 组 分 用 于 推 进 剂 。
Langlet[ 23 ]认为 , GUDN 基推进剂稳定性优于其它推进 剂 ,燃速高于硝胺类推进剂 ,且不产生有害的 HCl气 体 ,符合低特征信号推进剂的要求 ,能够提高导弹的突 防能力 。同时 , GUDN 可以作 为燃 速 调 节 剂 用 于 以 ADN 为基的推进剂中 ,降低燃速压强指数 ,不过目前 暂无较详细的报道 。 GUDN 用作枪炮发射药能够减缓 枪炮膛的磨损 。较低的燃温减轻了炮管的变形程度 ; 分解产生的 N2 还可以降低反应率 , N2 浓度高时还能 抑制 CO 与枪管的反应 ,从而减轻金属碳化物的生成 。 不但节约了经费 ,更重要的是降低了更换炮管的频率 , 战时能够提高武器装备整体效能 ,在一定程度上增强 了战备 [ 17 ] 。 GUDN 挤压性能良好 ,可作为推进剂的主 要成分 ,同时 , GUDN 不吸潮 ,用于火箭推进剂装药时 可长期贮存 , GUDN 可回收使用 ,降低武器的成本 。表
第 3期 雷永鹏等 : 钝感高能材料 N 2脒基脲二硝酰胺盐的研究进展
energetic m a te ria ls

物理化学学报2008年(第24卷)第1-12期索引

物理化学学报2008年(第24卷)第1-12期索引

N K/ I B 一 {  ̄C一 一 2 / , } O四元交互体系 2 3 7 K介稳相平衡 …… …………………… …… ……………… 曾 英 王瑞林 高斯多峰拟合在径向分布函数 中的应用 … …………… ………… …… 冯望生 房 肉桂酸与牛血清 白蛋白相互作用及酒精的影响 … …… ……… … ……… …… … 闰 华 三 硝基间苯三酚 5 一 四唑盐的晶体结 构及热分解 … …… … … … … 胡晓春 氨基 液/ 面电子转移研究 苯甲酰毗啶。 液界 缩氨基 硫脲 的亲脂性
李文英
李 美芬 徐 国华
杨 荣 利 华

军 谢克 昌( 65 4 7 )
龚 龚( 73 5 4 ) 燕( 7o 5 6 )
质子转移反应质谱动态测量苯系物的亨利常数 … … … … … 李建权
韩海燕 郑培超
张 同来 巍
江海河 储焰 南( 75 4 0 )
沈新春 张建国 崔
D 和 L 丙氨酸的磁手性相变 ………… …………… ……………………… ……………………… ……………… 王文清 一 一 [ i H h S 4 H 0的合成 、 N( Z ]0 ・ 2 C 3 晶体结构及热分解特性 ………… ………… ……………… … 张 进
A E KG MCLE n B NG mieG I OLH lk O C L KMe me E O au Z E I h t RS ZMu tf() 1 s a4 6 9 a
煤及其显微组分热解过程 中的半焦收缩动力学
… ………… …………… ……… 常海洲 曾凡桂 沈成银 王鸿梅
硫酸溶液 中胶束催化 C ( ) e V 氧化 D 甘露糖 …………………………………………… K BR L — I A I h . ad H NZ he( 8 0 I 一 A I —I D N L d Sj K A er )1 D Mo i a 5 苏氨酸对 甲苯磺酸盐及其酯化物的微波合成 、 表征及量化计算 ……… …………… …… …………… 李 吴新 民 陈中元( 8 8 5 6 ) 唐致 ̄() 3 5 7 8 赵大方()7 6 1 9

N-脒基脲二硝酰胺盐的合成与性能

N-脒基脲二硝酰胺盐的合成与性能

a :e s y 1 7 5 g c ;r t n s n t i , ( . 5 a 2 mg 6 。 ; 5 1 7 m ( k )ec s d n i , . 5 / m。 f ci e si t 0 2 4 MP , O , 6 ) H o 9 t i o vy > c 2 g t.An t p o e t s d i r p ri s e
维普资讯
第2 9卷第 1 期 2006年 2月
火 炸 药 学 报
Ch n s o r a fEx l sv s& Pr p la t ie eJ u n lo p o ie o eln s 2 9
N一 基 脲 l 酰胺 盐 的合成 与 性 能 脒 一硝
容 。应 用 试 验 表 明 , GUD 可 用 于 改性 双基 推进 剂 。 N
关键词 : 有机化学 ; 脒基脲二硝酰胺盐 ( N GUD ; N)合成
中图 分 类 号 : J 5TQ5 4 T5; 6 文 献标 识码 : A 文 章 编 号 :0 77 1 (o 6 0 —0 90 1 0 —8 2 2 o ) 10 2 —3
的低 感度 推 进剂 组 分 , 时 正在 研 究 将其 用 于 不 敏 同
引 言
2 O世 纪7 0年代 , 苏联 首次 合成 了二 硝酰胺 铵 前
感 弹药 。此 外 , 由于 GUD 富氮 、 N 富氧 , 烧 产生 大 燃
量 气 体 , 无 毒 , 一种 性 能 优 异 的气 体 发 生 剂 , 且 是 可
刘 愆 ,王伯 周 ,张 志 忠 ,朱春 华 ,廉 鹏
( 安 近代 化 学 研 究 所 , 西 西 安 7 0 6 ) 西 陕 10 5

要: 以盐 酸脒基脲为原料 , 通过水解 、 复分解反应 , 合成 了N一 脒基 脲二 硝酰胺盐 ( UD , G N) 总收率可达 7 。通 9

N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的合成与表征

N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的合成与表征

[ ] WE E S -7 ,0Sok o P .S D N,E 12 9 t h l c m.
环 境温度 1 2℃ , 对湿 度 7 % 的条件 下 ,O 1 相 4 F X.2

类 不吸湿 、 低感度 、 学 稳 定 性好 、 氮量 高 的新 型 化 含
含 能材料 。可应 用 于 燃 气 发 生 剂 中 , 稳定 性 好 , 温 燃
低 , 速高 , 燃 产生 的气 体无 毒 , 替代毒 性 高 、 可 稳定性 差 的 N N 类 气体 发 生 剂 ; 可作 为 低 特 征 信 号 推 进 剂 a, 也 组分 , 燃速与 R X相 当 , D 感度 低 , 产生 有害 的 H 1 不 C 气 体 , 提高导 弹的突 防能力 。 可
白色 固 体 , 率 8 . % ,0 【爆 发 分 解 ; 产 7 6 24 c = 密度 170s c 文 献 值 :.5 / m ) S .5 / m ( 17 5s c 。D C热 分解 峰温 23 ℃ ( 献 值 24 8 ℃ ) A D I K r 1 文 1. 。 N R( B 。
N 脒基脲二硝酰胺 盐( O . ) 并鉴定了其结构 , . F X1 , 2 测定了其熔点 、 感度 、 吸湿性 等性 能。 关键词 : 有机化学 ; 有机二硝酰胺盐 ; - N 脒基脲 ; 双氰胺 ;N 脒基 脲二 硝酰胺盐 ( O -2 - F X1 )
中图分类号: 6 6 0 2 文献标识码 : A
3 2 感度测试 .
[ ] D e 4 r B mm.Fx1 , e n r t t i i o U o- A N w E egi Ma r l t L w 2 e c e a wh
S n i vt fr rp l n s n d x lsv s e st iy o P o el t a E po ie Ap l ai n i a pi t c o
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物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.⁃Chim.Sin .,2008,24(3):453-458Received:August 14,2007;Revised:December 11,2007;Published on Web:January 23,2008.∗Corresponding author.Email:npecc@;Tel:+8629⁃88291663ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica[Article]March N ⁃脒基脲二硝酰胺放热分解反应的动力学行为高红旭1张海2赵凤起1,∗胡荣祖1马海霞3徐抗震3仪建华1徐司雨1高茵1(1西安近代化学研究所,西安710065;2西北大学数学系,西安710069;3西北大学化工学院,西安710069)摘要:用DSC 和微热量仪研究了N ⁃脒基脲二硝酰胺(GUDN)的放热分解反应动力学行为和比热容,计算得到程序升温下GUDN 主放热分解反应的动力学参数(活化能E a 和指前因子A )、自加速分解温度(T SADT )、绝热条件下达到最大分解反应速率的时间(t TM Rad )和至爆时间(t TIad ).结果表明,在非等温DSC 条件下,GUDN 的热分解过程可用经验级数自催化动力学方程d α/d t =1018.49exp(-195500/RT )(1-α)0.81+1018.00exp(-177000/RT )α1.29(1-α)0.71描述.热分解转热爆炸的临界温升速率为0.1236K ·h -1.所得的T SADT 、t TMRad 和t TIad 值分别为473.95K 、2.24s 和3.51s.关键词:N ⁃脒基脲二硝酰胺;自催化分解;动力学参数;临界温升速率;热爆炸;非等温DSC中图分类号:O642;O643Kinetic Behaviour of the Exothermic Decomposition Reaction ofN ⁃Guanylurea DinitramideGAO Hong ⁃Xu 1ZHANG Hai 2ZHAO Feng ⁃Qi 1,∗HU Rong ⁃Zu 1MA Hai ⁃Xia 3XU Kang ⁃Zhen 3YI Jian ⁃Hua 1XU Si ⁃Yu 1GAO Yin 1(1Xi ′an Modern Chemistry Research Institute,Xi ′an 710065,P.R.China ;2Department of Mathematics,Northwest University,Xi ′an 710069,P.R.China;3College of Chemical Engineering,Northwest University,Xi ′an 710069,P.R.China )Abstract :The kinetic behaviour of the exothermic decomposition reaction and the specific heat capacity of N ⁃guanylurea dinitramide (GUDN)were determined by DSC and mircocalorimeter.Its kinetic parameters of the major exothermic decomposition reaction in a temperature ⁃programmed mode [the apparent activation energy (E a )and pre ⁃exponential factor (A )],self ⁃accelerating decomposition temperature (T SADT ),time to maximum rate (t TM rad ),and time ⁃to ⁃ignition (t TIad )under adiabatic conditions were calculated.The results showed that under non ⁃isothermal DSC conditions,the thermal decomposition of GUDN could be described by the empiric ⁃order autocatalytic equation:d α/d t =1018.49×exp(-195500/RT )(1-α)0.81+1018.00exp (-177000/RT )α1.29(1-α)0.71,and the value of the critical rate of temperature rise in GUDN was 0.1236K ·h -1when the decomposition reaction converted into thermal explosion.The values of T SADT ,t TMRad ,and t TIad were 473.95K,2.24s,and 3.51s,respectively.Key Words :GUDN;Autocatalytic decomposition;Kinetic parameters;Critical rate of temperature rise;Thermal explosion;Non ⁃isothermal DSCN ⁃Guanylurea dinitramide (GUDN)is a new energetic oxidiz-er with higher energy and lower sensitivities.Its crystal density is 1.755g ·cm -3,detonation velocity is about 8210m ·s -1,specific impulse and pressure exponent are 213.1s and 0.73[1],respec-tively.Therefore,it has the potential for possible use as an ener-gy ingredient of propellants and explosives from the point ofview of the above ⁃mentioned high performances.A number of papers have reported on its preparation [2,3]and properties [4-13],however,its kinetic parameters and critical rate of temperature rise of thermal explosion for the autocatalytic decomposing re-action have not been described unequivocally.The aim of the present work is to obtain more detailed information on the auto-453Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2008Vol.24catalytic decomposition of GUDN to fit kinetic models of the re-action and to estimate kinetic parameters,self⁃accelerating de-composition temperature(T SADT),time to maximum rate(t TM Rad) and time⁃to⁃ignition(or explosion)(t Tlad)under adiabatic condi-tions and the critical rate of temperature rise of thermal explo-sion.This is quite useful in the evaluation of its thermal stability under non⁃isothermal condition and in the study of its thermal changes at high temperature.1Theoretical and method1.1Basic theory of decomposition reactionThe enthalpy(q1)of thermal decomposition reaction per unit time for energetic materials(EMs)can be expressed by the e-quation:q1=QVd M dαd t(1) where Q is the enthalpy of the thermal decomposition reaction in J·mol-1,V the volume of EMs loaded in cm3,d the loading den-sity in g·cm-3,M the mole mass of EMs in g·mol-1and dα/d t the reaction rate in s-1.The thermal decomposition,as an autocatalytic reaction,can be described by the following equations:k1A➝B(2) k2A+B➝2B(3) where A represents the initial reactant and B the thermal decom-position product.The rate expression that corresponds to this scheme isdαd t=k1(1-α)m+k2αn(1-α)p(4) whereαstands for the conversion degree,for DSC curve,α=H/H o,H o is the total exothermicity of the EMs(corresponding to the global area under the DSC curve)and H is the reaction heat in a certain time(corresponding to the partial area under the DSC curve);k1=A1exp(-E a1/RT),k2=A2exp(-E a2/RT),where A1and A2are the pre⁃exponential factors,E a1and E a2the activa-tion energies for the autocatalytic reaction,R is the gas constant, T the temperature,t the time;m,n and p are the apparent reac-tion orders.Substituting Eq.(4)into Eq.(1)givesq1=QVd M[A1exp-E a1RT()(1-α)m+A2exp-E a2RT()αn(1-α)p](5)At the same time,the amount of heat(q2)transferred by the wall of the reactor to surrounding medium in unit time isq2=k′(T-T c)S(6) where k′is an overall heat transfer coefficient in J·cm-2·K-1·s-1; T c the temperature of the reaction wall and surroundings accord-ing to the linear relationship T c=T o+βt,whereβis the heating rate K·min-1,T o the initial temperature at which the DSC curve devi-ates from the baseline in K;S the external surface of the loaded sample in cm2.1.2Transition from decomposition to thermal explosion With the boundary conditions of thermal explosion,Eq.(5)be-comesq1|Tb=QVd M[k1b(1-αb)m+k2bαn b(1-αb)p](7) whereαb is the value ofαcorresponding to T b,k1b=A1exp(-E a1/ RT b),k2b=A2exp(-E a2/RT b),where T b is the critical temperature of thermal explosion of EMs in K and Eq.(6)becomesq2|Tb=k′(T b-T e0)S(8) where T e0is the onset temperature in the DSC curve under linear temperature increase condition whenβtends to zero. According to the q1-T and q2-T relations,the sufficient and es-sential conditions from thermal decomposition to thermal explo-sion can be expressed asq1|Tb=q2|T b(9)d q1d T Tb=d q2d T Tb(10)⎧⎩⏐⏐⏐⏐⏐⎨⏐⏐⏐⏐⏐Differentiation of Eq.(5)with respect to t givesd q1d T T=Tb,α=αb=QVd(d T/d t)TbRT b[(k1b E a1(1-αb)m+k2b E a2αn b(1-αb)p)+ (k1b(1-αb)m+k2bαn b(1-αb)p)(k2b n(1-αb)pαn-1b-k2b p(1-αb)p-1αn b-k1b m(1-αb)m-1)]/M(d T/d t)T b(11)where(d T/d t)Tbis the increasing rate of temperature in EMs when thermal decomposition converts into thermal explosion. This is difficult to solve directly from conventional experiments. Differentiation of Eq.(6)with respect to t givesd q2d T T=Tb=k′S(d T/d t)Tbd Td t()T b-β[](12)Combining Eqs.(7)-(9),yieldsQVdM[k1b(1-αb)m+k2bαn b(1-αb)p]=k′S(T b-T e0)(13) Combining Eqs.(10)-(12),yieldsQVd(d T/d t)T bRT2b[(k1b E a1(1-αb)m+k2b E a2αn b(1-αb)p)+(k1b(1-αb)m+k2bαn b(1-αb)p)(k2b n(1-αb)pαn-1b-k2b p(1-αb)p-1αn b-k1b m(1-αb)m-1)]/M(d T/d t)T b=k′S(d T/d t)T b d T d t()T b-β[](14)As the thermal explosion starts,(d T/d t)T b>>β,and Eq.(14)may be simplified to the following form:QVd(d T/d t)T bRT2b[(k1b E a1(1-αb)m+k2b E a2αn b(1-αb)p)+(k1b(1-αb)m+k2bαn b(1-αb)p)(k2b n(1-αb)pαn-1b-k2b p(1-αb)p-1αn b-k1b m(1-αb)m-1)]/M(d T/d t)T b=k′S(15) Combining Eqs.(13)and(15),we getd Td t()T b={(T b-T e0)(k1b(1-αb)m+k2bαn b(1-αb)p)(k2b n(1-αb)pαn-1b-k2b p(1-αb)p-1αn b-k1b m(1-αb)m-1)}/{(k1b(1-αb)m+k2bαn b(1-αb)p-(T b-T e0)(k1b E a1RT2b(1-αb)m+k2b E a2RT2bαn b(1-αb)p}(16) Equation(16)is the relation formula for estimating the critical rate of temperature rise in EMs when the apparent empiric⁃order autocatalytic decomposition converts into thermal explosion. Once the values of E a1,E a2,A1,A2,T e0,T b,αb,m,n,and p have been calculated from an analysis of the DSC curves under the454No.3GAO Hong ⁃Xu et al .:Kinetic Behaviour of the Exothermic Decomposition Reaction of N ⁃Guanylurea Dinitramidesame experimental conditions,the corresponding value of (d T /d t )T bcan then be obtained from Eq.(16).1.3Method of computing kinetic parametersIn order to obtain the values of A 1,A 2,E a1,E a2,αb ,m ,n,and p needed for solving Eq.(16)obtained from Eq.(4),combing Eq.(4)and α=H /H 0,we obtaind H d t=H 0A 1e -E a1/RT (1-α)m +H 0A 2e -E a2/RT αn (1-α)p(17)Where d T d t,T ,α()is a three ⁃dimension data vector,(A 1,A 2,E a1,E a2,m ,n ,p )is a seve n ⁃dimension vector about parameters which would be estimated.Setting ζ=(T ,α)(18)andθ=(A 1,A 2,E a1,E a2,m ,n ,p )=(θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,θ6,θ7)(19)the Eq.(17)may be denoted asd H d t=f (T ,α,A 1,A 2,E a1,E a2,m ,n ,p )=f (ζ,θ)(20)Substituting the original data d Td t ()i ,T i ,αi[]i =1,2,…,L into Eq.(20)givesd H d t=f (T i ,αi ,A 1,A 2,E a1,E a2,m ,n ,p )=f (T i ,αi,θ)i =1,2,…,L (21)In order to analyze the non ⁃linear function f (T i ,α,θ)about θ=(A 1,A 2,E a1,E a2,m ,n ,p ),the Taylor expansion of Eq.(21)at theinitial point θ(0)=(A (0)1,A (0)2,E (0)a1,E (0)a2,m (0),n (0),p (0))and reserving the first item and the second item is usedd H d t=f (ζ,θ(0))+əf (ζ,θ)əA 1θ=θ(0)(A 1-A (0)1)+əf (ζ,θ)əA 2θ=θ(0)(A 2-A (0)2)+əf (ζ,θ)əE a1θ=θ(0)(E a1-E (0)a1)+əf (ζ,θ)əE a2θ=θ(0)(E a2-E (0)a2)+əf (ζ,θ)əm θ=θ(0)(m -m (0))+əf (ζ,θ)ənθ=θ(0)(n -n (0))+əf (ζ,θ)əpθ=θ(0)(p -p (0))(22)where d H d t is a linear function as (A 1-A (0)1),(A 2-A (0)2),(E a1-E (0)a1),(E a2-E (0)a2),(m -m (0)),(n -n (0))and (p -p (0)).Setting θ(l +1)=θ(l )+γ(l )(l =0,1,2,…)and substituting the origins data d Hd t ()i ,T i ,αi []into Eq.(22)gived H d t ()=f (T i ,αi ,θ(l ))+7j =1∑əf (T i ,αi ,θ)əθj θ=θ(l )(θ(l +1)j -θ(l )j )(23)Then the mean ⁃square procedure is applied by taking minimalvalues of evaluation function SS (θ)=Li =1∑d H d t ()i-f (T i,αi,θ(l ))-7j =1∑əf (T i,αi,θ)əθjθ=θ(l )(θj -θ(l )j )[]2=note Li =1∑d H d t()i-f (T i,αi,θ(l ))-7j =1∑X (l )ijγ(l )j[]2(24)LettingY (l )=d H d t ()1-f (T 1,α1,θ(l ))d H d t ()2-f (T 2,α2,θ(l ))…d H d t ()L-f (T L ,αL ,θ(l ))⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥X (l )=X (l )11…X (l )17X (l )21…X (l )27…X (l )L 1…X (l )L 7⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥γ(l )=γ(l )1γ(l )2γ(l )7⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥=θ1-θ(l )1θ2-θ(l )2θ7-θ(l )7⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥where γ(l )j =θj -θ(l )j ,X (l )ij =əf (T i ,αi ,θ)əθjθ=θ(l )Under the condition of the existence of (X (l )′X (l )),we have(X (l )′ij X (l ))γ(l )=X (l )Y (l )l =0,1,2, (25)Letting A (0)1,A (0)2,E (0)a1,E (0)a2,m (0),n (0),and p (0)as an initial values and using these values,the value of θ(1)=θ(0)+γ(0)may be calculat-ed.This modified value of θ(1)is used as an initial value for the next calculation which yields another modified value of θ(2)=θ(1)+γ(1).Thus after satisfying the condition of Eq.(26)seven consis-tent estimation values in Eq.(27)will be obtained.θ(l +1)j -θ(l )j <δ(j =1,2,…7)(26)δ[14].θ^=θ(l +1)=(A (l +1)1,A (l +1)2,E (l +1)a1,E (l +1)a2,m (l +1),n (l +1),p (l +1))(27)1.4Estimation of adiabatic time ⁃to ⁃explosionIf E a1≈E a2,A 1≈A 2and m ≈p ≈1in Eq.(4),and the catalyst concentration achieves a stationary state:αcat ≈const.(28)Eq.(4)becomesd αd t=(k 1+k 2α)(1-α)≡k (1-α)(29)Under the adiabatic condition,the differential equation [15,16]de-scribing the time ⁃temperature relation of this one ⁃order exother-mal decomposition with an Arrhenius temperature dependence isC p d T d t=Q (1-α)A exp(-E /RT )(30)where C p ,Q ,A and E are the specific heat capacity,heat of reac-tion,pre ⁃exponential constant and activation energy,respective-ly,R is the gas constant,T is the absolute temperature,t is the time,αis the fraction of substance decomposed and can be ex-pressed as a function of temperatureα=TT 0∫C p Q d T =TT 0∫a+bT Qd T (31)where C p =a +bT ,on rearranging and integrating Eq.(30),we ob-taint =1QA T T 0∫a+bT 1-αe E /RT d T =1QA T T 0∫(a+bT )e E /RT1-TT 0∫(a+bT )Qd T []d T =1QAT T 0∫(a+bT )e E /RT1-1QT p 0T 00or e0∫(a+bT )d T[]d T455Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008Vol.24=1QATT 0∫(a+bT )e E /RT1-1Qa (T p0-T 00or e0)+b 2(T 2p0-T 200or e0)[]{}d T (32)Once the values of a ,b ,Q ,A ,E ,T e0,and T p0,have been calculated from an analysis of the DSC curves,the correspondent value of t can then be obtained from Eq.(32).2Experimental2.1MaterialsGUDN was prepared according to the method reported in the literature [1].It is a pale yellow crystal.m.p.=214℃(decompo-sition).For GUDN(C 2H 7O 5N 7)M r =209.15,w i (calculated):11.48%C,3.34%H,46.89%N;w i (found):11.14%C,3.34%H,46.99%N.IR spectrum(KBr)ν/cm -1:1743(—C(NH)—),1688(—C(O)—),1523,1444(—NO 2—).UV ⁃Vis spectrum(H 2O),λmax :282.5,212.0nm.The analytical results show that it has the composition of C 2H 7O 5N 7.2.2Instruments and conditionsIn the present experiments,the initial data needed for calculating all the kinetic parameters were obtained using a differentialscanningcalorimeter(TA,USA)with an aluminum cell.The conditions of the DSC analyses were:sample mass,about 1mg;heating rates,2.5,5,10and 15K ·mi n -1;atmosphere,N 2gas;reference sample,α⁃Al 2O 3.DSC curves obtained under the same conditions overlap with each other,indicating that the reproducibility of tests is satisfactory.Specific heat capacity of GUDN was determined by a mircocalorimeter Micro ⁃DSC III (SETARAM,France).The mircocalorimeter was calibrated by Joule effect before each experiment.The solution enthalpy of KCl in deionized water was determined at 298.15K with the value of (17.266±0.074)kJ ·mol -1,close to the literature value of (17.241±0.018)kJ ·mol -1[17],indicating that the calorimetric system was reliable.The specific heat capacity of standard sample α⁃Al 2O 3,m =320.60mg,was determined at 298.15K with the value of 79.44kJ ·mol -1,close to the literature of 79.02kJ ·mol -1[18],indicating that the calorimetric system was accurate.The conditions of the mircocalorimeter analyses were:atmosphere,N 2gas;sample mass,608.46mg;the range of temperature,283-353K ,heating rates,0.15K ·min -1.3Results and discussion3.1Decomposition kinetics of GUDNThe typical DSC curve of GUDN is shown in Fig.1.The DSC curve shows that only one exothermic peak before 250℃.A major exothermic peak at 219.17℃is due to the decomposition of GUDN in molten state.The original data (T i ,αi ,i =1,2,…,13)taken from the DSC curve at a heating rate of 10K ·mi n -1are shown in Table 1.The measured values of βi and T e i (i =1,2,…,4),the calculated value of E oe and E op by the Ozawa ′s method [19],the values of E Kp and A K by the Kissinger ′s method [20],the value (T e0)of T e ,which is self ⁃accelerating decomposition temperature (T SADT ),corresponding toβ→0obtained by Eq.(33)taken from literature [21],the value (T p0)of corresponding to β→0,the value of T b obtained by Eq.(34)taken from literature [21],and the value of αb corresponding to T b are shown in Table 2.T e i =T e0+b βi +c β2i ,i =1,2,…4(33)T b =E oe -E 2oe -4E oe RT e0√2R(34)The calculated v alues of E a1,E a2,A 1,A 2,m ,n,and p by the above ⁃mentioned method are given in Table 3.By substituting the values of T e0,T b ,and αb in Table 2,and E a1,E a2,A 1,A 2,m ,n,and p in Table 3into Eq.(16),the value of (d T /d t )T b listed inTable 3is obtained.The results in Tables 2and 3show that:(1)under our non ⁃isothermal DSC conditions,the thermal decomposition of GUDN can be described by the empiric ⁃order autocatalytic equation:d αd t=1018.49exp -195500RT ()(1-α)0.81+1018.00exp -177000RT()α1.29(1-α)0.71(35)(2)The value of the critical rate of temperature rise in GUDN is 0.1236K ·h -1when the decomposition reaction converts into thermal explosion;(3)Because (d T /d t )T b >>β,we conclude thatinFig.1DSC curve for GUDN at a heating rate of 10K ·min -1Table1Basic data of the major exothermic decompositionof GUDN determined by DSC aao o -1Datrum pointT i /K αi (d H i /d t )i /(mJ ·s -1)103(d α/d T )i /(K -1)1467.150.000010.07240.44572469.150.00010.08670.53413471.150.00040.10880.67044473.150.00100.14170.87305475.150.00210.1902 1.1716477.150.00370.2619 1.6137479.150.00660.3881 2.3908481.150.01170.6584 4.0559483.150.0216 1.2507.69810485.150.0420 2.57115.8411487.150.0837 5.28032.5212489.150.161910.8867.0213491.150.291624.60151.2456No.3GAO Hong ⁃Xu et al .:Kinetic Behaviour of the Exothermic Decomposition Reaction of N ⁃Guanylurea Dinitramidethe derivation process of Eq.(16),the assumption of adopting (d T /d t )T b-β(d T /d t )Tb=1is rational.3.2The value of C p for GUDNThe determination and linear ⁃fit result of the specific heat capacity (C p )of GUDN are shown in Fig.2.The result shows,the equation of specific heat capacity of GUDN with temperature is C p =0.2068579+0.003439981T in the temperature range of 283.3-354.9K.3.3Time ⁃to ⁃maximum rate and time ⁃to ⁃explosionunder adiabatic conditionThe adiabatic time ⁃to ⁃explosion (t TIad )and adiabatic time ⁃to ⁃maximum rate (t TM Rad )are the time of energetic material thermal decomposition achieving to explosion and maximum rate under the adiabatic conditions and are two important parameters of assessing the stability and the security of energetic materials.By substituting the values of C p =0.2068579+0.003439981T ,differential mechanism function f (α)=(1-α),E =E K =237706J ·mol -1,A =A K =1023.43s -1,decomposition heat Q =1629J ·g -1,R =8.314J ·mol -1·K -1,α,conversion degree,α=TT 0∫C p Qd T ,integral upper limit,T =T p0=478.25K for t TMRad ,T =T b =482.32K for t Tlad and integral lower limit,T 0=T e0=473.85K into Eq.(32),the valuesof t TM Rad of 2.24s and t TIad of 3.51s of GUDN are obtained.4Conclusions(1)Under our non ⁃isothermal DSC conditions,the thermaldecomposition of GUDN can be described by the empiric ⁃order autocatalytic equation:d αd t=1018.49exp -195500/RT (1-α)0.81+1018.00exp-177000/RT α1.29(1-α)0.71(2)The value of the critical rate of temperature rise in GUDN is 0.1236K ·h -1when the decomposition reaction converts into thermal explosion.(3)The equation of specific heat capacity of GUDN with temperature is C p =0.2068579+0.003439981T in the temperature range of 283.3-354.9K.The values of T SADT ,t TM Rad ,and t Tlad are 473.95K,2.24s,and 3.51s,respectively.References1Zhao,F.Q.;Chen,P.;Yuan,H.A.;Gao,S.L.;Hu,R.Z.;Shi,Q.Z.Chin.J.Chem.,2004,22(2):1362Venkatachalam,S.;Santhosn,G.;Ninan,K.N.Propellants Explosives Pyrotechnics ,2004,29(3):1783Liu,Q.;Wang,B.Z.;Zhang,Z.Z.;Zhu,C.H.;Lian,P.Chin.J.Explo.Prop.,2006,29(1):29[刘愆,王伯周,张志忠,朱春华,廉鹏.火炸药学报,2006,29(1):29]4Yang,T.H.;He,J.X.;Zhang,H.L.Chin.J.Energ.Mater.,2004,12(1):36[杨通辉,何金选,张海林.含能材料,2004,12(1):36]5Östmark,H.;Bemm,U.;Bergman,H.;Langlet,A.Thermochim.Acta ,2002,384:2536Wang,B.Z.;Liu,Q.;Zhang,Z.Z.;Ji,Y.P.;Zhu,C.H.Chin.J.Energ.Mater.,2004,12(2):38[王伯周,刘愆,张志忠,姬月萍,朱春华.含能材料,2004,12(2):38]7Pang,J.;Wang,J.N.;Zhang,R.E.;Xie,B.Chinese J.Explo.Prop.,2005,28(1):19[庞军,王江宁,张蕊娥,谢波.火炸药学报,2005,28(1):19]8Langlet,A.Guanylurea dinitramide,an 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-1)E a2(kJ ·mol -1)A 1s -1A 2s -1m n p RSS a(d T /d t )T b(K ·h -1)195.50177.001018.491018.000.811.290.710.76090.1236Fig.2Determination curve of the continuous specificheat capacity of GUDN457Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008Vol.2411Persson,S.;Sjöqvist,posite gas⁃generating material for gas⁃actuated car safety.U.S.Patent6764562.200412Persson,S.;Sjöqvist,posite gas⁃generating material for gas⁃actuated car safety devices.U.S.Patent20040231768.2004 13Xu,S.Y.;Zhao,F.Q.;Li,S.W.;Hao,H.X.;Gao,H.X.;Dang,Y.Z.J.Prop.Tech.,2006,27(2):182[徐司雨,赵凤起,李上文,郝海霞,高旭红,党永战.推进技术,2006,27(2):182]14Zhao,F.Q.;Guo,P.J.;Hu,R.Z.;Zhang,H.;Xia,Z.M.;Gao,H.X.;Chen,P.;Luo,Y.;Zhang,Z.Z.;Zhou,Y.S.;Zhao,H.A.;Gao, S.L.;Shi,Q.Z.;Lu,G.E;Jiang,J.Y.Chin.J.Chem.,2006,24(5): 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