[发明专利]液态含能材料热感度评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及固态含能材料热感度的测试方法领域，特别是一种适用于液态含能材料的热感度评估方法。

背景技术

感度是度量含能材料起爆难易程度的一个重要参数，含能材料的热感度是指含能材料在热作用下发生爆炸的难易程度。热作用的方式主要有两种：整体受热和火焰点火，习惯上把整体受热时含能材料的感度称为热感度，而把火焰点火时的含能材料感度称为火焰感度。要对含能材料的热作用下的起爆过程进行探讨，首先要从含能材料（炸药）的热分解研究开始分析。

含能材料的热分解过程可以分为三个阶段：（1）受热分解初期，微弱而缓慢，几乎觉察不出反应的存在，生成的气态产物也很少，这个阶段就叫做热分解延滞期或感应期。（2）延滞期结束后，分解速度逐渐加快，在某一时刻速度可达到最大值，此阶段即为热分解的加速期。（3）当药量足够多时，反应速率会进一步增长直至爆炸。目前，国军标中常用的热感度测试方法有5s延滞期法、1000s延滞期法和烤燃弹法。三种方法中的前两种均需要获得一定延滞期所对应的爆发温度，并以此温度来判断含能材料的热感度，该温度越高，则热感度越低，反之，则热感度高。然而，这两种延滞期测试分析方法虽然简便可靠，但却不适用于液态含能材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态含能材料热感度评估方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种液态含能材料热感度评估方法，其特征在于：采用绝热量热设备测试材料在绝热条件下的温度、温升速率、压力参数，根据绝热系统自放热速率方程，获得液态含能材料的活化能、指前因子，进而得到爆发延滞期的表达式，并以一定爆发延滞期所对应的温度为爆发温度，作为判别液态含能材料热感度的参数。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）能够用少量样品通过一次试验获得必要数据；（2）能够适用于液态含能材料的热感度测试，同时也适用于固态含能材料的分析。

具体实施方式

本发明采用由Townsend和Tou在期刊Thermochimica Acta上提出的方法，对绝热条件下样品的温度、升温速率等参数进行分析，获得活化能、指前因子等动力学参数。并根据这两位作者提出的最大反应速率到达时间（TMR，θ）与起始温度的关系表达式，最终可获得液态含能材料的在一定爆发延滞期下的爆发温度。

本发明液态含能材料热感度评估方法，采用绝热量热设备测试材料在绝热条件下的温度、温升速率、压力参数，根据绝热系统自放热速率方程，获得液态含能材料的活化能、指前因子，进而得到爆发延滞期的表达式，并以一定爆发延滞期所对应的温度为爆发温度，作为判别液态含能材料热感度的参数。

本发明液态含能材料热感度评估方法，对所测得的温升速率——温度的关系，按照式子（Ⅰ）进行非线性拟合，得到活化能E、指前因子A和反应级数n；

                 （Ⅰ）

其中：

t ——时间，min；

A——表观指前因子；

n——反应级数；

c₀——反应物初始浓度，mol?L^-1；

E——表观活化能，J?mol^-1；

R——摩尔气体常数，8.314J?mol^-1?K^-1；

T——绝对温度，K；

——T_f -T₀，K

T₀——反应物放热开始温度，K；

T_f——绝热条件下所达到的最高温度，K。

本发明液态含能材料热感度评估方法，通过获得的动力学参数（液态含能材料的活化能、指前因子），根据式（Ⅱ）得到液态含能材料爆发延滞期θ的表达式；

    （Ⅱ）

上式成立的条件是反应活化能较高，E≥120kJ?mol^-1。

式中：θ——最大反应速率到达时间TMR，即液态含能材料的爆发延滞期。

      Φ——容器修正系数，

      m_s——试样质量；

——试样平均比热容；