THT绝热加速量热仪与微反应量热仪联用精准评估高RDX推进剂热危险性

高RDX含量的改性双基推进剂（CMDB）能量密度高、燃烧性能好，广泛应用于战术火箭。但其热分解过程复杂，放热剧烈，存在自燃甚至爆炸风险，是含能材料安全研究的重点。

在《固体火箭技术》期刊发表的《高RDX含量改性双基推进剂非等温反应动力学和热危险性》研究中，作者利用 THT 绝热加速量热仪（ARC）与微反应量热仪（μRC），结合TG、DSC，系统研究了国内研制的GHT-1A推进剂（RDX含量约48.5%）的非等温分解动力学与绝热分解行为，为评估其热危险性提供了关键数据。

该研究充分展示了 THT 仪器在含能材料热分析中的核心价值。

图1  10℃/min下GHT-1A的TG-DTG曲线

TG和DSC结果表明，GHT-1A放热分解分为两阶段：第一阶段为NC/NG分解，失重48.7%；第二阶段为RDX分解，失重34.6%。在运用Kissinger和Ozawa等多种非等温动力学方法进行分析的基础上，最终确定GHT-1A推进剂在NC/NG分解第一阶段和RDX分解第二阶段的表观活化能分别为148.4 kJ/mol和175.1 kJ/mol，机理函数均遵循Avrami-Erofeev方程。

图2  GHT-1A在2.5~20℃/min下的DSC曲线

利用 THT 微反应量热仪（μRC）在五个温度点（25、50、75、85、95°C）测定了比热容。μRC具有高灵敏度、样品量少、控温精准等特点，可获取材料真实的热物性参数。基于μRC数据拟合得到比热容多项式方程：

cp = 4.96×10-7T3 - 4.61×10-4T2 + 0.14T - 14.07 (298.1 K < T < 368.2 K)。

图3 THT μRC测得的GHT-1A比热容随温度变化曲线（五个实验点及拟合多项式）

基于DSC和 μRC 比热容数据，计算得到热爆炸临界温度212.0°C，绝热至爆时间22.7 min。

ARC 实验在绝热条件下模拟了最坏工况（热惰性因子φ=12.6）。结果显示，GHT-1A的绝热分解同样分为两阶段：140.8~187.1°C期间NC/NG缓慢分解，随后RDX引发剧烈放热，自加热速率急剧上升。经热惰性校正后，失控起始温度T0 = 138.9°C，绝热温升ΔTad = 1415.3°C，最大自加热速率高达3243.8°C/min，压力131.0 bar/g，绝热至爆时间仅13.8 min。与基于DSC估算的22.7 min相比，ARC结果更短、更危险，体现了ARC在评估真实绝热条件下热危害的不可替代性。

图4 GHT-1A绝热分解过程中自加热速率和压力速率随温度的变化

利用 ARC 升温速率数据，通过ln k对1/T线性拟合（反应级数n=1），求得绝热条件下表观活化能Ea = 196.8 kJ/mol，lg A = 46.4 s-1。进一步推算得到TD24为120.8°C，表明该推进剂在低于此温度下具有较好的热稳定性，但一旦失控，破坏力极大。

图5 基于ARC数据拟合得到的Arrhenius图，线性良好（r=0.9981）。

本研究充分展示了 THT 绝热加速量热仪（ARC）与微反应量热仪（μRC）在含能材料热风险评估中的功能：

- μRC 精准测定比热容随温度的变化，为动力学计算提供热物性基础；

- ARC 模拟绝热最坏工况，直接获取失控起始温度、绝热温升、至爆时间等关键参数，揭示DSC无法捕捉的真实绝热热危险。

THT 仪器联用策略，为非等温与绝热分解行为的全面评价提供了标准范式，显著提升了推进剂等领域工艺安全与存储可靠性评估的科学性。