無(wú)線射頻作用對(duì)黑索今性能的影響

陳　誠(chéng)，董慶豐，黎厚斌，張振中，姜振明，張路遙

(1. 武漢大學(xué)印刷與包裝系，湖北武漢430072； 2. 甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅白銀730900)

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無(wú)線射頻作用對(duì)黑索今性能的影響

陳誠(chéng)1，董慶豐1，黎厚斌1，張振中2，姜振明2，張路遙2

(1. 武漢大學(xué)印刷與包裝系，湖北武漢430072； 2. 甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅白銀730900)

摘要：為實(shí)現(xiàn)炸藥等危險(xiǎn)化學(xué)品在貯存、運(yùn)輸中的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控，采用高頻無(wú)線射頻(13.56MHz)和超高頻無(wú)線射頻(920～925MHz)對(duì)黑索今(RDX)分別進(jìn)行1、2、3、5、6h的連續(xù)照射，采用紅外光譜儀和X射線衍射儀檢測(cè)了照射后RDX的分子結(jié)構(gòu)和晶型，并按照國(guó)軍標(biāo)GJB772A-97方法測(cè)試了其性能。結(jié)果表明，高頻和超高頻無(wú)線電波均對(duì)RDX晶體的分子結(jié)構(gòu)、晶型及性能沒有影響。表明無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)可用于RDX的信息化管理中。

關(guān)鍵詞：無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)；RFID；黑索今；RDX；感度；信息化管理

引言

黑索今(RDX)是一種重要的硝銨類單質(zhì)含能材料，廣泛應(yīng)用于混合炸藥和推進(jìn)劑。RDX作為一種易爆品，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存等過(guò)程中均存在安全隱患[1-2]，而我國(guó)大多數(shù)軍工生產(chǎn)企業(yè)對(duì)RDX的信息化管理尚未完善，因此急需新的技術(shù)手段來(lái)提高?；返男畔⒒芾韀3-4]。

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心，具有非接觸式自動(dòng)識(shí)別的特點(diǎn)，能夠?qū)z測(cè)物達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控。RFID技術(shù)采用無(wú)線射頻電磁波傳輸信息，將顯著提高其信息和數(shù)據(jù)的傳輸效率，改善物流管理方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的智能化、信息化管理[5-6]。RFID技術(shù)能增強(qiáng)對(duì)危險(xiǎn)易爆品的跟蹤和追溯能力，在?；肺锪鞴芾眍I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[7]。上海市已經(jīng)在裝載?；返匿撈可鲜褂肦FID標(biāo)簽，以便對(duì)其進(jìn)行有效管理[8]；國(guó)外采用低劑量Υ射線照射RDX，發(fā)現(xiàn)RDX的穩(wěn)定性等并沒有發(fā)生較大改變[9]。

本研究采用無(wú)線射頻對(duì)RDX樣品進(jìn)行連續(xù)不同時(shí)間的照射，采用紅外光譜儀和X射線衍射儀檢測(cè)照射后RDX樣品的分子結(jié)構(gòu)、晶型，按國(guó)軍標(biāo)GJB772A-97法測(cè)試了其性能，以期為RFID技術(shù)應(yīng)用于RDX信息化管理提供技術(shù)支持。

1實(shí) 驗(yàn)

1.1材料與儀器

RDX，甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司。

ALR-9900型超高頻無(wú)線射頻讀寫器，Alien公司；PDA87A型手持式高頻無(wú)線射頻讀寫器，北京鴻昌泰格科技公司；Nicolet5700型紅外光譜儀，測(cè)試范圍為4000~400cm-1,美國(guó)熱電公司；D8ADVANCE型X射線衍射儀，掃描范圍為5°~60°,掃描速度為8o/min,美國(guó)Bruker公司；落錘撞擊感度測(cè)試儀，湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所；BM-B型火炸藥摩擦感度儀，西安近代化學(xué)研究所；BFY-2型爆發(fā)點(diǎn)測(cè)試儀，襄陽(yáng)天迪電氣有限公司。

1.2照射條件

采用高頻(13.56MHz)讀寫器和超高頻(920~925MHz)讀寫器對(duì)RDX樣品進(jìn)行不同時(shí)間的連續(xù)照射。其中，照射場(chǎng)所溫度為25℃，濕度為53%，超高頻讀寫距離為1m，高頻讀寫距離為5cm，照射參數(shù)如表1所示。

表1　RDX的照射參數(shù)

注：f為照射頻率；t為照射時(shí)間。

1.3性能測(cè)試

采用紅外光譜和X射線衍射，測(cè)試照射后RDX的樣品的分子結(jié)構(gòu)和晶型。

采用升降法測(cè)試照射后RDX樣品的撞擊感度，落錘質(zhì)量10kg，下落高度25cm，藥量(50±1)mg，每組試驗(yàn)25發(fā)，每種樣品做2組取平均值。用擺錘式摩擦感度儀測(cè)試其摩擦感度，擺角(90±1)°，表壓(3.92±0.07)MPa，藥量(20±1)mg，每組測(cè)試25發(fā)，每種樣品做2組取平均值。采用爆發(fā)點(diǎn)測(cè)試儀測(cè)試其5s延滯期爆發(fā)點(diǎn)，稱量30個(gè)樣品，每個(gè)樣品藥量(30±1)mg，加熱至預(yù)設(shè)溫度，經(jīng)過(guò)一定的延滯期后，發(fā)生燃燒或爆炸，記錄爆炸時(shí)間，根據(jù)爆炸溫度和延滯期計(jì)算出爆發(fā)點(diǎn)溫度[10-11]。

2結(jié)果與討論

2.1無(wú)線射頻對(duì)RDX分子結(jié)構(gòu)和晶型的影響

2.1.1紅外光譜分析

未經(jīng)無(wú)線射頻照射的RDX樣品及無(wú)線射頻照射后5、8、10號(hào)樣品的紅外光譜見圖1。

圖1　未經(jīng)照射及經(jīng)無(wú)線射頻照射后RDX樣品的紅外光譜圖Fig.1　IR spectra of RDX samples before and after radiofrequency irradiation

從圖1(a)可知，1275cm-1附近的強(qiáng)特征峰為硝銨的特征峰，1600cm-1附近的強(qiáng)特征峰為-NO2的特征峰，3100cm-1附近的強(qiáng)特征峰為C-H的特征峰[12-13]。由圖1(b)可以看出，高頻照射6h、超高頻照射3h和6h后，RDX樣品的紅外吸收峰沒有發(fā)生改變，與圖1(a)對(duì)比可知，樣品在1275cm-1附近仍存在硝銨的強(qiáng)特征峰；在1600cm-1附近存在-NO2的強(qiáng)特征峰；3100cm-1附近存在C-H基團(tuán)的特征峰。因此，可以確定無(wú)線射頻照射對(duì)RDX的分子結(jié)構(gòu)不會(huì)造成影響。

2.1.2X射線衍射分析

未經(jīng)無(wú)線射頻照射RDX樣品晶型的X射線衍射圖譜見圖2。由圖2可以看出，特征峰出現(xiàn)的位置與Search Match標(biāo)準(zhǔn)卡片數(shù)據(jù)庫(kù)完全符合[14-15]。

圖2　未經(jīng)照射RDX樣品的X射線衍射圖譜Fig.2　X-ray diffraction spectrum of the original RDX sample

經(jīng)過(guò)不同頻率、不同時(shí)間無(wú)線射頻照射后的RDX樣品的X射線衍射圖譜見圖3。從圖3中可以看出，經(jīng)過(guò)無(wú)線射頻照射后，RDX樣品的特征峰位置沒有發(fā)生改變，即高頻和超高頻照射對(duì)RDX的晶體也沒有影響。

圖3不同頻率和不同時(shí)間照射后RDX樣品的X射線衍射圖譜Fig.3　The X-ray diffraction spectra of RDX samples afterirradiation with different frequency and time

2.2無(wú)線射頻對(duì)RDX性能的影響

經(jīng)超高頻無(wú)線射頻和高頻無(wú)線射頻照射后RDX樣品的撞擊感度、摩擦感度、5s延滯期爆發(fā)點(diǎn)溫度測(cè)試結(jié)果見表2。

表2　無(wú)線射頻照射后RDX樣品的性能測(cè)試結(jié)果

注：t5s為5s延滯期爆發(fā)點(diǎn)溫度。

由表2可知，經(jīng)過(guò)不同時(shí)間無(wú)線射頻照射后，RDX撞擊感度并沒有發(fā)生較大變化，撞擊感度值在國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的72%±8%范圍內(nèi)，說(shuō)明超高頻和高頻無(wú)線射頻對(duì)RDX的撞擊感度沒有影響。經(jīng)過(guò)不同時(shí)間無(wú)線射頻照射后，RDX的摩擦感度沒有發(fā)生較大變化，摩擦感度值在國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的68%±8%范圍內(nèi)，說(shuō)明超高頻和高頻無(wú)線射頻對(duì)RDX的摩擦感度沒有影響。

從表2也可知，經(jīng)過(guò)不同時(shí)間無(wú)線射頻照射后，RDX樣品的5s延滯期爆發(fā)點(diǎn)溫度并沒有發(fā)生較大改變，均在國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)，說(shuō)明超高頻無(wú)線射頻和高頻無(wú)線射頻對(duì)RDX的5s延滯期爆發(fā)點(diǎn)沒有影響。

3結(jié)論

(1)經(jīng)高頻、超高頻無(wú)線射頻照射1~6h后的RDX，分子結(jié)構(gòu)、晶型均不會(huì)發(fā)生變化，撞擊感度、摩擦感度、5s延滯期爆發(fā)點(diǎn)溫度均在國(guó)軍標(biāo)GJB772A-97規(guī)定的范圍內(nèi)。

(2)將RFID技術(shù)成功應(yīng)用到RDX的信息化管理中，能顯著提高RDX的管理效率，不僅能解決其運(yùn)輸、貯存中的許多盲點(diǎn)，還能對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

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Effect of Radio Frequency Action on the Performance of RDX

CHEN Cheng1，DONG Qing-feng1，LI Hou-bin1，ZHANG Zhen-zhong2，JIANG Zhen-ming2，ZHANG Lu-yao2

(1. School of Printing and Packaging, Wuhan University, Wuhan 430072, China;

2. Gansu Yingguang Chemical Industry Group Co.Ltd., Baiyin Gansu 730900, China)

Abstract:To realize remote real-time monitoring of storage and transportation of hazardous chemicals, the continuous irradiation of hexogen (RDX) for 1, 2, 3, 5, and 6 hours was performed respectively using high-frequency (HF) radio of 13.56MHz and ultra high-frequency (UHF) radio of 920-925MHz. The molecular structure and crystal form of RDX after irradiation were measured by infrared spectroscopy and X-ray diffraction. Its performance was tested according to the national standard method. The results show that HF radio waves and UHF radio waves have no effect on the molecular structure, crystal form and performance of RDX crystal, showing that the radio frequency identification (RFID) technology can be used in information management of RDX.

Keywords:radio frequency identification technology; RFID; RDX; sensitivity; information management

通訊作者:黎厚斌(1963-)，男，博士生導(dǎo)師，從事綠色包裝及包裝材料研究。

作者簡(jiǎn)介:陳誠(chéng)(1991-)，男，碩士研究生，從事包裝材料研究。

基金項(xiàng)目:基礎(chǔ)產(chǎn)品創(chuàng)新計(jì)劃火炸藥科研專項(xiàng)

收稿日期:2015-09-11；修回日期:2015-10-11

中圖分類號(hào)：TJ55; X93

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-7812(2015)06-0078-04

DOI：10.14077/j.issn.1007-7812.2015.06.015