MDNT的熱分解動力學(xué)

黃昀東，劉玉存

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原，030051）

1-甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑(MDNT)是一種典型的三唑類硝基化合物[1]，熔點為93～98℃，可用蒸汽熔化加工，安定性較好，能量比TNT高，機械感度低，是一種有望替代TNT的熔鑄炸藥。目前對MDNT的研究基本集中在合成工藝優(yōu)化和爆轟性能測試上面[2-4]，本研究使用DSC、TG-DTG技術(shù)對MDNT的熱分解過程進行了研究，獲得了MDNT的熱分解特征參數(shù)，用Kissinger法和Ozawa法計算了熱分解反應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)，并推測了可能的熱分解反應(yīng)機理及動力學(xué)方程，為探索MDNT在高能鈍感炸藥及推進劑配方中的應(yīng)用提供理論和實驗依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

藥品：MDNT，純度大于99.8%，淡黃色固體；儀器：微機差熱天平HCT-1，北京恒久科學(xué)儀器廠。

1.2 實驗過程

采用微機差熱天平HCT-1，在DSC法測試中所有試樣量均為0.7 mg靜止空氣氣氛，置于敞口鋁坩堝內(nèi)進行測試，升溫速率5℃·min-1，10℃·min-1，15℃·min-1和20℃·min-1；TG-DTG測試條件為：微機差熱天平HCT-1型熱重分析儀，樣品重0.7 mg左右，流動氮氣氣氛，流速為30 mL·min-1，置于氧化鋁坩堝內(nèi)進行測試，升溫速率5℃·min-1，10℃·min-1，15℃·min-1和20℃·min-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 用DSC法研究MDNT熱分解特征參數(shù)

圖1為MDNT在各個升溫速率下得到的DSC曲線。

圖1 不同升溫速率時MDNT的DSC曲線Fig.1 DSC curves of MDNT at different heating rates

從圖1可以看出，MDNT在加熱到93～98℃時，先出現(xiàn)1個吸熱峰，其為MDNT的相變峰，說明MDNT在對應(yīng)的溫度下發(fā)生了熔化，繼續(xù)升溫，在280～300℃出現(xiàn)1個劇烈的放熱峰，說明MDNT發(fā)生了分解，在升溫速率為5℃·min-1時，第2個放熱峰不明顯，而在更快的升溫速率DSC曲線上可以看出在350℃左右出現(xiàn)1個明顯的小放熱峰，說明MDNT是在熔融之后發(fā)生分解，熱分解有兩個階段。隨著升溫速率的增加，DSC曲線的峰頂溫度依次升高，熱分解逐漸加劇。……