差示扫描量热法(DSC)是一种用程序来控制温度和在一定的气氛的情况下,测量输给样品和参比物的热流速率或加热功率(差)与温度或时间之间关系的技术[47]。DSC是目前应用最广的一种热分析方法,它拥有很多优点,例如试验时间较短,样品用量较少(毫克级),非常灵敏等。DSC在差热分析(DTA)的基础上演变而来,DTA是一种仅测量试样在程序控温下与惰性参比物温差变化的技术,因而仅能进行定性的测量,而DSC是要优于DTA,DSC可以进行定量测量。DSC受多种量的影响,例如升温速率、样品量、制样方式等[48-49],该法有两种测试模式:等温模式和线性升温模式。线性升温模式能够在反应开始到结束的全部的温度范围持续的对动力学参数进行计算,而相对于等温模式,线性升温模式拥有用量更少、更准确快速获得物化信息等优点,因而线性升温动态DSC也是最被广泛使用的一种方法。根据DSC的实验结果,运用动力学方程,就可求得试样的热分解动力学参数。

    近年来,越来越多的学者通过热分析的方法对推进剂的热安全性进行研究,包括通过DSC、TG等方法对推进剂的热分解性能进行分析,也有通过将热分析方法与其他方法相结合来分析推进剂的热分解动力学和热分解行为。

刘艳等[17]对六硝基六氮杂异伍兹烷、RDX、HMX、基体硝化纤维素(NC)、等几种材料进行了研究和探讨,运用常压DSC和高压DSC对这几种材料在静态和动态的情况下进行热分解实验,分别研究了在常压和高压的情况下,等温和线性升温情况下对这些材料的热分解反应的影响。实验研究结果表明这几种含能材料的热分解行为可能既会被压力影响也会被动态影响,也可既不被压力影响也不被动态的影响,也可能只被压力影响,但不被动态的影响。

    窦燕蒙[18]等对储氢合金/AP/HTPB推进剂的热分解能力进行了分析实验,运用TG-DTG、DSC对该推进剂进行实验,并且对与所得到的实验数据和结果进行热分解动力学分析。实验研究结果显示,与参比A1/AP/HTPB推进剂相比,该储氢合金/AP/HTPB推进剂能够发生热分解的温度更加低,释放的热量有显著的增加;推进剂凝聚相的反应程度有相应提高,热分解活化能对应降低,同时可以看出储氧合金能够促进对AP/H TPB推进剂的热分解反应。

汤崭等[19]对RDX的热分解行为进行了分析与实验,并且通过将扫描差示量热法数据、热重法数据与Malek法相关联的方式得到了RDX的各种热分解参数并对其进行热分解的参数进行动力学分析。同时,通过TG热分析法获得了RDX的热分解的各个参数。实验结果显示,RDX在加热的过程中是先进行熔化过程在进行分解行为,且分解完全进行。通过热分解参数计算得到RDX热分解的最可几机理函数为,并由此可进行对RDX的热安全的探讨。

张冬梅[20]等通过高压DSC对高能硝胺发射药进行了测试,测试包含5组16种发射药,运用Kissinger法求取得出了双基药高能硝胺发射药的热分解动力学参数即活化能和指前因子等,并根据结果探讨其动力学补偿效应。通过以上实验对高能硝胺发射药的热分解特性和动力学的相关现象开展分析探讨。这一结果表明NC/NG和RDX的热分解反应各自有其不同的反应过程机理,以及可能有不同的速度来决定反应步骤,与配方中的其他组分无关。

    李文等[21]运用TG-DTG及DSC对制取得到的铅复合物双基推进剂和改性双基推进剂进行实验,对这几种推进剂的热分解行为以及非等温分解动力学进行分析研究。并基于实验结果评价这几种物质的热安全性。实验结果显示铅复合物双基推进剂中仅有一种放热分解峰,而在改性双基推进剂中有两个连在一起的放热峰,在温度为390-540K时,其机理方程分别为:和。并通过此方程计算热加速分解温度(TSADT)、热爆炸临界温度(Tb)等参数并以此为基础来判断物质的热安全性。

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