CN103145512B

CN103145512B - 高格尼能低易损性pbx炸药及其制备方法

Info

Publication number: CN103145512B
Application number: CN201310080053.4A
Authority: CN
Inventors: 罗观; 殷明; 汤滢; 郑保辉; 刘绪望; 吴奎先; 于海江
Original assignee: Institute of Chemical Material of CAEP
Current assignee: Institute of Chemical Material of CAEP
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: CN103145512A

Abstract

本发明公开了一种高格尼能低易损性PBX炸药及其制备方法，PBX炸药由下述重量份的组分组成：HMX：90份；粘结剂：4-4.5份；钝感剂：2-3份；增塑剂：2-2.5份；固化剂0.4-0.5份。PBX炸药的制备方法，包括以下步骤：配料；物料混合：采用分批投料和捏合方式进行物料混合；真空处理及真空浇注；加热固化。本发明所得PBX炸药具有高达90%的固体含量，其浇注流变性能优良；标准圆筒试验测得炸药的格尼系数为2.83km/s，并且具有高安全性。

Description

高格尼能低易损性PBX炸药及其制备方法

技术领域

本发明属于军用含能材料领域，具体涉及一种高格尼能低易损性PBX炸药及其制备方法，在破片、射流、EFP等战斗部装药中具有较好的应用前景。

背景技术

金属加速炸药广泛用于破片、射流、爆炸成型弹丸（EFP）等战斗部，这些战斗部对空中、地面、舰艇等目标都具有较强的打击能力。随着现代军事技术的发展，用于反飞机、反导弹、反舰艇的战斗部要求具有高效毁伤效果，同时其机载、舰载等发射平台日益现代化、造价昂贵，因此对战斗部的威力、安全性等综合性能提出了更高要求。

目前，我国已有的金属加速炸药主要为以TNT为基的高固相熔铸炸药。因为高固相的熔铸炸药具有较少的惰性成分，这类炸药能量高、金属加速能力强，但存在安全性较差的问题，在处理、贮存、运输和使用过程中遭受意外刺激时易引发安全事故，从而造成战舰、飞机等高价值作战平台、设施及人员的严重损失。国外很早就重视不敏感金属加速炸药的研制工作。上世纪后期，国外常规武器战斗部装药已由以TNT基熔铸炸药逐步换装为综合性能优异的PBX炸药。与普通熔铸炸药相比，PBX炸药安全性能较好，具有不敏感特征。美国、英国、法国等西方国家已经研制出系列不敏感PBX型金属加速炸药，用于装备多种型号战斗部。

金属加速炸药一般要求为高格尼能炸药，这类炸药具有高爆速和高爆压，要求炸药配方具有高组分含量的高猛度材料和较少的惰性材料组成，但是高猛度的炸药材料一般情况下感度也较高，安全性能较差，而较少的惰性材料对炸药安全性能的改进存在的难度也较大。

为大力发展新型不敏感金属加速炸药，满足我国对破片杀伤型、杀爆兼容型、半穿甲战斗部等各种新型战斗部的强烈需求，高格尼能低易损性PBX研制的重要性日益凸显。本发明的炸药配方具有高的格尼系数和爆速，热安定性良好，兼具不敏感低易损的特性。

发明内容

本发明提供一种高格尼能低易损性PBX炸药及其制备方法。采用本发明的方法研制的高格尼能低易损性PBX炸药能承受多种外界刺激及恶劣环境条件，且可以满足高性能的武器装备对炸药配方兼具高效毁伤和高安全性的需求，在破片、射流、EFP等战斗部装药中具有较好的应用前景。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种高格尼能低易损性PBX炸药，由下述重量份的组分组成：HMX：90份；粘结剂：4-4.5份；钝感剂：2-3份；增塑剂：2-2.5份；固化剂0.4-0.5份。

作为本发明的优选实施例，上述PBX炸药中，优选的是：所述的粘结剂为端羟基聚丁二烯HTPB，含有柔性分子链的预聚体端羟基聚丁二烯HTPB作粘结剂基体，可有效调节成型后浇注固化型炸药的弹性模量，保证炸药的低易损性。

作为本发明的优选实施例，上述PBX炸药中，优选的是：所述的钝感剂为石蜡WAX。

作为本发明的优选实施例，上述PBX炸药中，优选的是：所述的增塑剂为癸二酸二异辛酯DOS。

作为本发明的优选实施例，上述PBX炸药中，优选的是：所述的固化剂为甲苯二异氰酸酯TDI或异佛尔酮二异氰酸酯IPDI。

钝感剂、增塑剂和固化剂作为PBX炸药的助剂，不仅能改善混合炸药在浇注过程中药浆的流变性，同时可显著增强粘结剂与主炸药颗粒界面的粘结强度，提高固化成型后炸药的力学性能。

作为本发明的优选实施例，上述PBX炸药中，优选的是：所述的HMX颗粒的粒径分布如下：粗颗粒HMX：粒径范围为0.125mm～0.60mm，占HMX总含量的65%～75%，其中粒径范围为0.25mm～0.60mm的颗粒含量不小于粗颗粒含量的60%；细颗粒HMX：粒径≤0.05mm，占HMX总含量的25%～35%，其中粒径≤0.045mm的颗粒含量不小于细颗粒含量的97%。HMX颗粒采用粗颗粒和细颗粒混合可以获得较好的物料流变性以满足工艺要求，同时提高PBX炸药的固相含量。

所述的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：配料；

步骤二：物料混合：采用分批投料和捏合方式进行物料混合；

步骤三：真空处理及真空浇注；

步骤四：加热固化：将浇注完成的模具或弹体放入57～67℃的恒温箱中加热固化74～96h，物料交联固化成型，开模、清理表面即得PBX炸药。

在所述的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法中，所述的物料混合包括下述步骤：

第一批投料及捏合：第一批投料为粘结剂、钝感剂和增塑剂，投料后常压捏合5min，物料温度不低于70℃，转速25～35r/min，停机清理捏合机桨叶及死角处物料后投放下一批物料；

第二批投料及捏合：第二批投料为粗颗粒HMX，投料后常压捏合5min，物料温度不得高于80℃，转速10～20r/min，停机清理捏合机桨叶及死角处物料后投入下一批物料；

第三批投料及捏合：第三批投料为细颗粒HMX，投料后常压捏合，捏合包括三段捏合，三段捏合的时间分别为10、20、15min，物料温度不得高于80℃，第一段捏合转速10～20r/min，后两段捏合转速为25～35r/min，每段捏合结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；

第四批投料及捏合：第四批投料为固化剂，投料后常压捏合，捏合包括两段捏合，两段捏合的时间分别为10、5min，第一段捏合物料温度不得高于80℃，调节第二段捏合物料温度，确保出料温度为77～83℃，出料时物料呈浆状，具有良好的流变性和流平性。

在所述的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法中，所述的真空处理及真空浇注包括以下步骤：将混合好的物料置于真空浇注装置料斗中，物料温度为77～83℃，物料在真空度为≤-0.092Mpa、振幅为0.3～0.5mm、频率为26～30Hz的真空振动条件下流经多孔筛板，根据本发明的一个实施例，多孔筛板的孔径为4mm，除去其中的空气及低分子物；再在同样的真空振动条件下浇注到模具或弹体中。

作为本发明的优选实施例，在上述的制备方法中，所述的第四批投料及捏合步骤中固化剂投入的同时加入苯乙烯，苯乙烯的质量为HMX、粘结剂、钝感剂、增塑剂和固化剂总质量的1%，以改善捏合过程的药浆流变性，苯乙烯在真空处理的过程中被除掉。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1）本发明所得PBX炸药具有高达90%的固体含量，其浇注流变性能优良，药浆初始粘度ηa≤6000泊；

2）本发明所得PBX炸药具有优异的金属加速能力，标准圆筒试验测得炸药的格尼系数为2.83km/s，优于目前射流和EFP战斗部中应用的JH-2炸药；

3）本发明所得PBX炸药具有高安全性：

a．枪击感度试验：结果为燃烧；

b．机械感度试验：撞击感度为0，摩擦感度为4%～8%，5kg落锤条件下的特性落高>112.2cm；

c．冲击波感度：L₅₀=17.7mm，优于B炸药的20.1mm；

d．烤燃试验：快速烤燃和慢速烤燃药柱反应等级均为燃烧。

附图说明

图1为本发明中所述真空浇注装置的结构示意图，其中1料斗，2第一多孔筛板，3贮料筒，4真空浇注器，5螺杆，51压板，52螺母，7弹体或模具，8第二多孔筛板，11料斗旋塞阀，31贮料筒旋塞阀，32第一管口，42第二管口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例1：

高格尼能低易损性PBX炸药由下述重量份的组分组成：

HMX，90份；其中HMX颗粒的粒径分布如下：粗颗粒HMX：粒径范围为0.125～0.60mm，占HMX总含量的65～75%，其中粒径范围为0.25～0.60mm的颗粒含量不小于粗颗粒含量的60%；细颗粒HMX：粒径≤0.05mm，占HMX总含量的25～35%，其中粒径≤0.045mm的颗粒含量不小于细颗粒含量的97%。

粘结剂：HTPB，4.3份；

钝感剂：WAX，2.74份；

增塑剂：DOS，2.5份；

固化剂：TDI，0.46份。

高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法如下：

（1）配料：按照上述的重量份称取。

（2）物料混合：

第四批投料及捏合：第四批投料为固化剂，作为本发明的优选实施例，加入固化剂的同时加总物料质量（HMX、粘结剂、钝感剂、增塑剂和固化剂总质量）1%的苯乙烯，投料后常压捏合，捏合包括两段捏合，两段捏合的时间分别为10、5min，第一段捏合物料温度不得高于80℃，调节第二段捏合物料温度，确保出料温度为77～83℃，出料时物料呈浆状，具有良好的流变性和流平性。

（3）真空处理及真空浇注：

将混合好的物料置于真空浇注装置料斗中，物料温度为77～83℃，物料在真空度为≤-0.092Mpa、振幅为0.3～0.5mm、频率为26～30Hz的真空振动条件下流经多孔筛板，除去其中的空气及低分子物；再在同样的真空振动条件下浇注到模具或弹体中。

图1示出了本发明中所述真空浇注装置的结构示意图，所述真空浇注装置包括料斗1、料斗1出料口端面的下端密封连接有第一多孔筛板2及贮料筒3，贮料筒3的下端出料口密封连接有第二多孔筛板8和真空浇注器4。所述料斗1与贮料筒3的出料口颈部分别设置料斗旋塞阀11和贮料筒旋塞阀31；所述贮料筒3与真空浇注器4的侧壁分别设置有连接抽真空装置的第一管口32和第二管口42。弹体或模具7固定于真空浇注器4的底部。

为了弹体或模具的固定，所述真空浇注器4的底部设置至少两根竖直螺杆5，螺杆上配合有压板51及螺母52，在浇注时，将弹体或者模具7置于所述螺杆5之间，并通过压板51和螺母52将其固定。

所述料斗1、贮料筒3、真空浇注器4外部均带有加热夹套。

真空处理及真空浇注时，将真空浇注装置置于振动装置上。

（4）加热固化：将浇注完成的模具或弹体放入57～67℃的恒温箱中加热固化74～96h，物料交联固化成型，开模、清理表面即得PBX炸药。

制备所得PBX炸药标准圆筒试验测得格尼系数为2.83km/s；PBX炸药安全性指标如下：

a．枪击感度试验：结果为燃烧；

c．冲击波感度：L₅₀=17.7mm，优于B炸药的20.1mm；

d．烤燃试验：快速烤燃和慢速烤燃药柱反应等级均为燃烧。

实施例2：

高格尼能低易损性PBX炸药由下述重量份的组分组成：

HMX，90份，其中HMX颗粒的粒径分布如下：粗颗粒HMX：粒径范围为0.125～0.60mm，占HMX总含量的65～75%，其中粒径范围为0.25～0.60mm的颗粒含量不小于粗颗粒含量的60%；细颗粒HMX：粒径≤0.05mm，占HMX总含量的25～35%，其中粒径≤0.045mm的颗粒含量不小于细颗粒含量的97%；

粘结剂：HTPB，4.5份；

钝感剂：WAX，2.7份；

增塑剂：DOS，2.3份；

固化剂：TDI，0.5份。

本实施例的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法同实施例1。

实施例3：

高格尼能低易损性PBX炸药由下述重量份的组分组成：

HMX，90份；其中HMX颗粒的粒径分布如下：粗颗粒HMX：粒径范围为0.125～0.60mm，占HMX总含量的65～75%，其中粒径范围为0.25～0.60mm的颗粒含量不小于粗颗粒含量的60%；细颗粒HMX：粒径≤0.05mm，占HMX总含量的25～35%，其中粒径≤0.045mm的颗粒含量不小于细颗粒含量的97%；

粘结剂：HTPB，4.5份；

钝感剂：WAX，3份；

增塑剂：DOS，2份；

固化剂：TDI，0.5份。

本实施例的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法同实施例1。

实施例4：

高格尼能低易损性PBX炸药由下述重量份的组分组成：

粘结剂：HTPB，4.3份；

钝感剂：WAX，3份；

增塑剂：DOS，2份；

固化剂：IPDI，0.7份。

本实施例的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法同实施例1。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims

1.一种高格尼能低易损性PBX炸药，其特征在于由下述重量份的组分组成：HMX：90份；粘结剂：4～4.5份；钝感剂：2～3份；增塑剂：2～2.5份；固化剂0.4～0.5份；

所述的粘结剂为端羟基聚丁二烯；

所述的钝感剂为石蜡；

所述的增塑剂为癸二酸二异辛酯；

所述的固化剂为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯；

所述的HMX颗粒的粒径分布如下：粗颗粒HMX：粒径范围为0.125～0.60mm，占HMX总含量的65～75％，其中粒径范围为0.25～0.60mm的颗粒含量不小于粗颗粒含量的60％；细颗粒HMX：粒径≤0.05mm，占HMX总含量的25～35％，其中粒径≤0.045mm的颗粒含量不小于细颗粒含量的97％。

2.根据权利要求1所述的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：配料；

步骤三：真空处理及真空浇注：将混合好的物料置于真空浇注装置料斗中，物料温度为77～83℃，物料在真空度≤-0.092Mpa、振幅为0.3～0.5mm、频率为26～30Hz的真空振动条件下流经多孔筛板，除去其中的空气及低分子物；再在同样的真空振动条件下浇注到模具或弹体中；

3.根据权利要求2所述的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法，其特征在于所述的物料混合包括下述步骤：

a、第一批投料及捏合：第一批投料为粘结剂、钝感剂和增塑剂，投料后常压捏合5min，物料温度不低于70℃，转速25～35r/min，停机清理捏合机桨叶及死角处物料后投放下一批物料；

b、第二批投料及捏合：第二批投料为粗颗粒HMX，投料后常压捏合5min，物料温度不得高于80℃，转速10～20r/min，停机清理捏合机桨叶及死角处物料后投入下一批物料；

c、第三批投料及捏合：第三批投料为细颗粒HMX，投料后常压捏合，捏合包括三段捏合，三段捏合的时间分别为10、20、15min，物料温度不得高于80℃，第一段捏合转速10～20r/min，后两段捏合转速为25～35r/min，每段捏合结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；

d、第四批投料及捏合：第四批投料为固化剂，投料后常压捏合，捏合包括两段捏合，两段捏合的时间分别为10、5min，第一段捏合物料温度不得高于80℃，调节第二段捏合物料温度，确保出料温度为77～83℃，出料时物料呈浆状，具有良好的流变性和流平性。

4.根据权利要求3所述的高格尼能低易损性PBX炸药的制备方法，其特征在于所述步骤d中固化剂投入的同时加入苯乙烯。