2024年6月1日发(作者：蹉慧颖)
海胆状LLM-105的制备与性能研究
摘要：为解决低感高能炸药用于冲击片雷管时起爆可靠性和长贮起爆可靠性的矛盾，防止超细粒子在长
贮中发生团聚是关键。叙述了一种海胆状LLM-105晶体的制备方法，掌握了关键结晶参数对海胆状LLM-
105形貌的影响规律，采用了XRD、
1
H NMR、FT-IR等手段表征了海胆状LLM-105的结构，再以TG-DSC
和量热实验获得了热性能和爆轰性能。结果表明：海胆状LLM-105的热分解峰值温度高于普通LLM-105约
5 ℃，恒容燃烧热为-9.95 kJ/g，标准摩尔生成焓为-7.253 kJ/mol；密度1.6 g/cm
3
时的爆压和爆速分别为
22.0 GPa和7.304 km/s。与HNS、TATB及HMX等炸药相比，海胆状LLM-105可作为新一代冲击片雷
管用始发药的优选对象。
关键词：2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)；制备；性能；冲击片雷管；标准摩尔生成焓
冲击片雷管是先进常规武器战斗部的起爆元件，其输出能量和安全性对战斗部的起爆可靠性和安全性至
关重要，而冲击片雷管用始发药剂作为冲击片雷管中的薄弱环节，决定了冲击片雷管的性能
[1-4]
。冲击片雷管
主要的始发药剂有3种，分别为苯并三氧化呋咱(BTF，爆速D:8.5 km/s(1.86 g/cm
3
)，特性落高H
50
(2.5
kg):21 cm)为基的高能高感型药剂，BTF混合三氨基三硝基苯(BTF/TATB，D∶7.6 km/s(1.89 g/cm
3
)，H
50
(2.5
kg)∶75 cm)为基的高能低感型药剂，以及超细六硝基菧(HNS-IV，D:6.8 km/s(1.60 g/cm
3
)，H
50
(2.5 kg)∶
54 cm)为基的低能低感型药剂
[5-7]
。针对当前及未来不敏感战斗部的发展要求，研发高能低感的新型始发药
剂成为必然趋势。
2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)不仅能量高、感度低(D:8.5 km/s(1.87 g/cm
3
)，H
50
(2.5
kg)∶110 cm)，而且它的临界直径较小(<2 mm)，热分解温度高(>330 ℃)，与其他材料如氟橡胶F2311的
相容性好，是一种环境适应性更好的高能低感炸药
[8-10]
，有望成为新一代冲击片雷管用始发药的优选对象。
然而，由于LLM-105炸药对冲击片的刺激响应阈值高，难以被起爆，将其制备成超细粒子虽然可以提高起
爆可靠性，不过却会因为在长期贮存中发生团聚导致其起爆可靠性降低
[11]
。防止超细粒子在长期贮存时发生
团聚是本文作者之目的，为此本文叙述了一种海胆状LLM-105的制备方法，掌握了关键工艺参数对海胆状
LLM-105形貌的影响规律，采用XRD、
1
H NMR、FT-IR等手段表征了海胆状LLM-105的结构，再以TG-
DSC和量热实验获得了海胆状LLM-105的热性能和爆轰性能。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
普通LLM-105和超纯水，自制。乙酸乙酯(EA)、二甲基亚砜(DMSO)和苯甲酸(BA)均为AR级，晶形控
制剂：聚乙烯吡咯烷酮，代号PVP K30；聚乙二醇辛基苯基醚，代号Triton X-100；磺基琥珀酸二辛酯钠盐，
代号AOT，均由成都科龙化学试剂厂提供。
扫描电镜(SEM)，型号EVO-18，德国蔡司。傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)，型号Nexus-870，美国
Nicolet仪器公司。X-射线粉末衍射仪(XRD)，型号X′Pert PRO，荷兰帕纳科公司。核磁共振仪，型号Bruker
Avance 600。同步热分析仪(STA)，型号DSC-Q600，美国TA仪器公司。氧弹量热仪，型号IKA @ C5000。
1.2 海胆状LLM-105制备
在60 ℃条件下，将0.2 g普通LLM-105加入到5 mL的DMSO中，搅拌直至完全溶解，得到透明澄
清溶液A待用。在装有搅拌的圆底烧瓶中加入100 mL EA和0.2 g晶形控制剂，搅拌分散均匀，然后升高
温度，得到一定温度的透明澄清溶液B待用。
将溶液A在1 min内加入到溶液B中，加入完毕后维持一定搅拌速度，30 min后完成晶形控制实验。
实验关键工艺参数采用平行方法考察和优化，分别考察溶液B中的晶形控制剂种类、溶液B的温度以及搅拌
速度等对LLM-105晶形的影响。实验结束后过滤混合物，用超纯水洗涤，将所得样品在80 ℃真空烘箱中
干燥6 h后送检。优化工艺参数，制备海胆状LLM-105。
在20 kV下，采用SEM观测海胆状LLM-105的形貌。通过FT-IR测试普通LLM-105和海胆状LLM-
105在4000- 400 cm
-1
范围内的红外吸收。在40 mA和40 mV条件下，采用XRD对海胆状LLM-105和
普通LLM-105的晶体结构进行表征。在25 ℃下，通过核磁共振仪测试了海胆状LLM-105和普通LLM-105
的
1
H NMR谱图。
在N
2
气氛，流速100 mL/min，25～500 ℃(参考材料Al
2
O
3
坩埚)，采用STA研究海胆状LLM-105
2024年6月1日发(作者：蹉慧颖)
海胆状LLM-105的制备与性能研究
摘要：为解决低感高能炸药用于冲击片雷管时起爆可靠性和长贮起爆可靠性的矛盾，防止超细粒子在长
贮中发生团聚是关键。叙述了一种海胆状LLM-105晶体的制备方法，掌握了关键结晶参数对海胆状LLM-
105形貌的影响规律，采用了XRD、
1
H NMR、FT-IR等手段表征了海胆状LLM-105的结构，再以TG-DSC
和量热实验获得了热性能和爆轰性能。结果表明：海胆状LLM-105的热分解峰值温度高于普通LLM-105约
5 ℃，恒容燃烧热为-9.95 kJ/g，标准摩尔生成焓为-7.253 kJ/mol；密度1.6 g/cm
3
时的爆压和爆速分别为
22.0 GPa和7.304 km/s。与HNS、TATB及HMX等炸药相比，海胆状LLM-105可作为新一代冲击片雷
管用始发药的优选对象。
关键词：2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)；制备；性能；冲击片雷管；标准摩尔生成焓
冲击片雷管是先进常规武器战斗部的起爆元件，其输出能量和安全性对战斗部的起爆可靠性和安全性至
关重要，而冲击片雷管用始发药剂作为冲击片雷管中的薄弱环节，决定了冲击片雷管的性能
[1-4]
。冲击片雷管
主要的始发药剂有3种，分别为苯并三氧化呋咱(BTF，爆速D:8.5 km/s(1.86 g/cm
3
)，特性落高H
50
(2.5
kg):21 cm)为基的高能高感型药剂，BTF混合三氨基三硝基苯(BTF/TATB，D∶7.6 km/s(1.89 g/cm
3
)，H
50
(2.5
kg)∶75 cm)为基的高能低感型药剂，以及超细六硝基菧(HNS-IV，D:6.8 km/s(1.60 g/cm
3
)，H
50
(2.5 kg)∶
54 cm)为基的低能低感型药剂
[5-7]
。针对当前及未来不敏感战斗部的发展要求，研发高能低感的新型始发药
剂成为必然趋势。
2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)不仅能量高、感度低(D:8.5 km/s(1.87 g/cm
3
)，H
50
(2.5
kg)∶110 cm)，而且它的临界直径较小(<2 mm)，热分解温度高(>330 ℃)，与其他材料如氟橡胶F2311的
相容性好，是一种环境适应性更好的高能低感炸药
[8-10]
，有望成为新一代冲击片雷管用始发药的优选对象。
然而，由于LLM-105炸药对冲击片的刺激响应阈值高，难以被起爆，将其制备成超细粒子虽然可以提高起
爆可靠性，不过却会因为在长期贮存中发生团聚导致其起爆可靠性降低
[11]
。防止超细粒子在长期贮存时发生
团聚是本文作者之目的，为此本文叙述了一种海胆状LLM-105的制备方法，掌握了关键工艺参数对海胆状
LLM-105形貌的影响规律，采用XRD、
1
H NMR、FT-IR等手段表征了海胆状LLM-105的结构，再以TG-
DSC和量热实验获得了海胆状LLM-105的热性能和爆轰性能。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
普通LLM-105和超纯水，自制。乙酸乙酯(EA)、二甲基亚砜(DMSO)和苯甲酸(BA)均为AR级，晶形控
制剂：聚乙烯吡咯烷酮，代号PVP K30；聚乙二醇辛基苯基醚，代号Triton X-100；磺基琥珀酸二辛酯钠盐，
代号AOT，均由成都科龙化学试剂厂提供。
扫描电镜(SEM)，型号EVO-18，德国蔡司。傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)，型号Nexus-870，美国
Nicolet仪器公司。X-射线粉末衍射仪(XRD)，型号X′Pert PRO，荷兰帕纳科公司。核磁共振仪，型号Bruker
Avance 600。同步热分析仪(STA)，型号DSC-Q600，美国TA仪器公司。氧弹量热仪，型号IKA @ C5000。
1.2 海胆状LLM-105制备
在60 ℃条件下，将0.2 g普通LLM-105加入到5 mL的DMSO中，搅拌直至完全溶解，得到透明澄
清溶液A待用。在装有搅拌的圆底烧瓶中加入100 mL EA和0.2 g晶形控制剂，搅拌分散均匀，然后升高
温度，得到一定温度的透明澄清溶液B待用。
将溶液A在1 min内加入到溶液B中，加入完毕后维持一定搅拌速度，30 min后完成晶形控制实验。
实验关键工艺参数采用平行方法考察和优化，分别考察溶液B中的晶形控制剂种类、溶液B的温度以及搅拌
速度等对LLM-105晶形的影响。实验结束后过滤混合物，用超纯水洗涤，将所得样品在80 ℃真空烘箱中
干燥6 h后送检。优化工艺参数，制备海胆状LLM-105。
在20 kV下，采用SEM观测海胆状LLM-105的形貌。通过FT-IR测试普通LLM-105和海胆状LLM-
105在4000- 400 cm
-1
范围内的红外吸收。在40 mA和40 mV条件下，采用XRD对海胆状LLM-105和
普通LLM-105的晶体结构进行表征。在25 ℃下，通过核磁共振仪测试了海胆状LLM-105和普通LLM-105
的
1
H NMR谱图。
在N
2
气氛，流速100 mL/min，25～500 ℃(参考材料Al
2
O
3
坩埚)，采用STA研究海胆状LLM-105