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高氯酸铵的热分解原理全解

2018-08-30 11:33:51 

信息摘要:高氯酸铵(AP)是复合固体推进剂常用的氧化剂,AP的热分解对固体推进剂的燃烧过程有很大的影响。自1940年至今,有关学者对它的热分...

高氯酸铵(AP)是复合固体推进剂常用的氧化剂,AP的热分解对固体推进剂的燃烧过程有很大的影响。自1940年至今,有关学者对它的热分解开展了广泛研究。近年来Brill教授采用快速加热,高压,原位红外技术。跟踪检测高氯酸铵(AP)分解的实施产物,提出了AP分解的某些关键步骤,本实验热分析技术研究了AP晶体分解的局部化学过程,并用热重分析(TGA)与快速扫描博利叶变换红外联用技术,实现了分解过程的质量损失与气体产物同时检测的实时跟踪,探索了高氯酸铵(AP)的热分解原理。人们很早就认为AP的热分解分低温和高温两个阶段,而且分解机理不同。

高氯酸铵(AP)的热分解存在两个过程。第一阶段的分解是在AP晶体表面的局部位置上进行的,即所谓的“局部化学”。AP晶体表面上存在着缺陷,裂纹等力场不饱和,这些点就是高氯酸铵(AP)固体分解潜在的活化中心。这些中心形成反应“核”,于是开始了分解的过程,随着反应进行,“核”沿着缺陷或裂纹不断发展—“核成长”。大晶体本身存在着较大的内应力,反应产物的积累加剧了缺陷和裂纹的发展,增大了内应力,促使大晶体破裂生成较小的晶体,反应在新形成的更大比表面的晶体上进行,这就是第一阶段的分解反应。

高氯酸铵的热分解原理全解

但是由于高氯酸铵(AP)分解的第一阶段是AP经质子转移离截生成NH3和HCLO4;低温分解反应是吸附在AP表面上的NH3(g)与HCLO4(g)的反应,由于低温吸附着NH3不能全部由HCLO4的分解产物氧化所以随着分解过程的进行,NH3不断的覆盖晶体表面。若NH3将表面上全部的活化中心(反应中心)覆盖,则分解过程停止。NH3的上述“去活”作用是由于它抑制了质子转移过程,同时HCLO4降解生成H2O也会抑制高氯酸铵(AP)的分解过程。

当温度继续升高时,由于NH3的解吸,使潜在的反应中心重新活化,或者这是AP部分液化,反应在整个凝聚相中进行,不存在”局部化学”过程,反应因放热变得较为剧烈。这就是Ap分解的第二阶段。细颗粒AP的内应力小,生成产物不足以使AP颗粒破裂形成更小的颗粒。所以初期分解的NH3很快覆盖在小颗粒表面上,以至于看不到细颗粒AP明显的第一阶段的分解,而只有第二阶段的分解。

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