论文部分内容阅读
LLM-105(2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物)作为一种新型耐热炸药,不仅具有较高的能量,还表现出较低的感度,具有优异的综合性能,在含能材料领域备受关注。本论文对LLM-105的结晶过程进行了研究,获得了LLM-105的结晶热力学和动力学参数,并对结晶工艺参数进行了优化。主要研究内容如下:(1)通过Materials Studio7.0(MS)软件对LLM-105在真空中的晶体形貌进行了预测模拟,建立了LLM-105与二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)以及二甲基亚砜-水(DMSO/H2O)溶剂分子界面模型,计算了溶剂与晶面层的相互作用能,并通过MAE模型预测了LLM-105在不同溶剂的晶体形貌。结果表明:LLM-105在DMSO溶剂生长的晶体形貌更加规则,长径比较小,各晶面所占比重接近,在不同质量比下DMSO/H2O混合溶剂的结晶形貌有明显差异。(2)通过激光动态法测定了LLM-105在DMSO和DMF溶剂中的溶解度,并采用Apelblat方程、van’t Hoff方程和多项式经验方程对溶解度数据进行了关联,并得到了方程参数。依据溶解度数据计算了LLM-105在DMSO和DMF溶剂中的溶解焓、溶解熵和溶解吉布斯自由能。结果表明:LLM-105在两种溶剂中的溶解度均随着温度的升高而变大,而且溶解过程是吸热且非自发的。(3)通过间歇动态法对LLM-105在DMSO和DMF溶剂中的结晶动力学进行了研究,测定了结晶过程中的悬浮密度、过饱和度、搅拌强度,计算出了晶体成核速率和生长速率等参数,通过最小二乘法回归建立了结晶动力学模型。LLM-105在DMSO和DMF溶剂中的晶体生长与粒度无关。LLM-105在DMSO溶剂的结晶过程中,温度和搅拌加速了成核速率,减缓了生长速率。在动力学模型的基础上,分析了动力学参数对LLM-105结晶过程的影响。(4)依据LLM-105的晶体形貌预测和结晶动力学结果,确定了LLM-105在DMSO-H2O体系中进行结晶工艺,并以粒径和形貌为指标,对结晶产品进行了XRD和DSC分析,考察了不同工艺条件对LLM-105结晶品质的影响,并确定了较优的工艺条件:温度50°C、滴加速率1.53 mL·min-1、搅拌速率300 r·min-1、初始浓度3.92g·100mL-1,在此条件下制备的晶体颗粒形貌规则,分布均匀,分散性较好,平均粒度M.S值为6.06μm,C.V值为3.05。