CN103254026A

CN103254026A - 一种压装含铝炸药及其制备方法

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Publication number: CN103254026A
Application number: CN2013101811057A
Authority: CN
Inventors: 刘永刚; 田新; 蒋跃强
Original assignee: Institute of Chemical Material of CAEP
Current assignee: Institute of Chemical Material of CAEP
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: CN103254026B

Abstract

本发明公开了一种压装含铝炸药，包括主体炸药、高能添加剂、粘结剂和改善添加剂，主体炸药为HMX和RDX中的任意一种，其重量百分比为54%～84%；高能添加剂为Al粉，其重量百分比为10%～40%；粘结剂为AAc、Viton A、PTFE和F2311中的任意一种，其重量百分比为1.5%～6%；改善添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂为DOA、DOP、DOS、G中的任意一种，其重量百分比为0～4.5%；第二添加剂为W，其重量百分比为0～4.5%。本发明还公开了这种炸药的制备方法。这种压装含铝炸药具有机械感度低、成型密度高、药柱表面质量好、爆轰能量高、做功能力强等特点，可以满足不同能量需求的先进常规武器战斗部装药需要。

Description

一种压装含铝炸药及其制备方法

技术领域

本发明属于军用含能材料领域，具体涉及一种以HMX或RDX为基的压装含铝炸药及其制备方法。

背景技术

含铝炸药就是在炸药中加入不同比例的铝金属粉制成的一类炸药，也称铝化炸药。由于铝粉在爆轰波阵面后的二次反应中放出高热量，所以这类炸药在爆轰时可产生高爆热及高比容，从而有较高的做功能力，所以又称高威力炸药。通常用这类炸药装填对空武器弹药、水下武器弹药、对舰武器弹药及空对地武器弹药，可有效增强爆破效果及杀伤威力，是军用混合炸药中的一个重要系列。

早在1899年德国人Escales就提出将铝粉加入炸药，用来提高炸药的做功能力。第一次世界大战期间，德国首先使用了简单的阿莫纳尔（Ammonal）型含铝炸药装填炮弹，其配方为89硝酸铵/11铝粉。为了进一步提高爆炸性能，美国又加进了TNT代替部分硝酸铵制成新型阿莫纳尔。第二次世界大战期间，为了适应对空武器弹药、水下武器弹药及其它特种弹药的要求，各国大力研制和发展了含铝炸药，出现了许多新品种，性能也得到大幅提高。例如托儿派克斯（Torpex）含铝炸药，其配方为41RDX/41TNT/18Al；HBX型系列含铝炸药，其典型配方为40RDX/38TNT/17Al/5钝感剂。60年代以后，各国为了进一步提高对空武器弹药及水中兵器弹药的威力和其它性能，对含铝炸药不断进行新的研究和改进，主体炸药开始使用HMX。例如HTA-3含铝炸药，其配方为49HMX/29TNT/22Al。

现有的含铝炸药普遍是以TNT加RDX等高能炸药为主的熔铸型和以HTPB为基的浇注型含铝炸药，而压装型含铝炸药配方则种类很少，主要是美国利弗莫尔实验室曾研究开发了一类压装型含铝炸药，其配方由HMX、Al和粘结剂Viton三种组分组成，试图用于核武器装药。压装含铝炸药的特点是密度高，可达(1.85～1.90)g/cm³，有较高的爆速，同时具有良好的物理、机械性能和成型性能，药柱抗压强度比熔铸型和浇注型含铝炸药高，易加工成需要的形状。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以HMX或RDX为基的压装含铝炸药及其制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种压装含铝炸药，包括主体炸药、高能添加剂、粘结剂和改善添加剂：所述主体炸药为HMX和RDX中的任意一种，其重量百分比为54%～84%；所述高能添加剂为Al粉，其重量百分比为10%～40%；所述粘结剂为AAc、Viton A、PTFE和F2311中的任意一种，其重量百分比为1.5%～6%；所述改善添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂为DOA、DOP、DOS、G中的任意一种，其重量百分比为0～4.5%；第二添加剂为W，其重量百分比为0～4.5%。

更进一步的技术方案是：所述主体炸药是通过球磨得到的平均粒径为10μm～50μm的颗粒。

更进一步的技术方案是：所述Al粉是平均粒径为10μm～50μm的球形颗粒。

所述压装含铝炸药的制备方法包括以下步骤：

（1）配料：称取主体炸药、高能添加剂混合形成固体物料，称取粘结剂和改善添加剂备用；

（2）配置粘结剂溶液：将粘结剂溶解于乙酸乙酯制成质量百分数为4%的粘结剂溶液；

（3）混料：称取与所述固体物料质量比为1:1的有机溶剂与固体物料一起加入造粒釜中搅拌混合10分钟；

（4）加粘结剂溶液：将所述造粒釜水浴加热到60℃并保持温度恒定，将称好的第一添加剂与粘结剂溶液混合均匀后向造粒釜内滴加总量的四分之三，停止滴加；此时用洗瓶向造粒釜内冲入蒸馏水使物料成粒；搅拌5～10分钟后开始滴加剩余四分之一的粘结剂溶液，滴加完后搅拌4.5～5.5分钟；

（5）加石蜡：将称好的第二添加剂溶解于石油醚中，形成质量百分数为4.5%～5.5%的石蜡溶液，降低水浴温度至50℃后开始向造粒釜内滴加石蜡溶液，滴加完毕后搅拌4.5～5.5分钟得到混合物料；

（6）冷却出料：停止水浴加热并向混合物料内加入蒸馏水，然后倒入抽滤装置进行抽滤得到湿造型粉，将湿造型粉平铺于铝盘中；

（7）烘干：将所述铝盘置于真空烘箱中烘干得到造型粉。

更进一步的技术方案是：所述步骤（3）使用的有机溶剂为无水乙醇或异丙醇。

更进一步的技术方案是：所述步骤（7）烘干的温度为60℃，时间为6～8小时。

本发明的压装含铝炸药首先选择高能单质炸药奥克托今（HMX）或黑索今（RDX）作为主体炸药，以获得较高的能量，同时通过球磨使其颗粒平均粒径满足10μm～50μm的要求，以利于制备合格的造型粉颗粒；二是选择具有较高氧化热及较强后燃效应的铝粉作为高能添加剂，以提高炸药的爆热和做功能力，同时添加的铝粉应为粒径10μm～50μm左右的球形铝粉，已获得良好的工艺控制性；三是选择与HMX和铝粉都具有较强界面作用的丙烯腈丙烯酸酯共聚物（AAc）、全氟丙烯偏氟乙烯共聚物（Viton A）、聚四氟乙烯（PTFE）或偏二氟乙烯三氟氯乙烯共聚物（F2311）作为粘结剂，制备造型粉时容易与HMX和Al粉粘结成粒，工艺过程易控制；四是选择加入适量的己二酸二辛酯（DOA）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、癸二酸二辛酯（DOS）、胶体石墨（G）或石蜡（W），以降低炸药的机械感度，提高其压制成型性能和机械加工性能。

本发明以不与Al粉反应的有机溶剂（如无水乙醇和异丙醇等）取代蒸馏水作为制备造型粉的介质，能够在造型粉制作过程中保证Al粉不被氧化并保持活性，同时能够保障制造过程安全性，并能制备获得合格的造型粉。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明通过配方的改进和制备工艺的改进，使压装含铝炸药具有机械感度低、成型密度高、药柱表面质量好、爆轰能量高、做功能力强等特点，可以满足不同能量需求的先进常规武器战斗部装药需要。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

以无水乙醇为造粒介质，具体配方组成如下（质量百分数）：

采用上述配方制备400g量级造型粉的过程：按配方组成称取336gHMX、40g Al粉、6gAAc和18gDOA，将6gAAc溶解到乙酸乙酯中形成浓度为4%的溶液，即150g AAc乙酸乙酯溶液，并将DOA与AAc乙酸乙酯溶液混匀得到粘结剂混合溶液，待用；在1.5L的造粒釜中加入300ml无水乙醇，再将称好的HMX和Al粉全部加入造粒釜中，开启搅拌装置，并另用100ml无水乙醇冲洗造粒釜内壁上的物料，混合搅拌10min左右；将造粒釜置于水浴锅内水浴升温至60℃并保持温度恒定，此时开始向造粒釜内滴加粘结剂混合溶液，首先滴加粘结剂混合溶液总量的四分之三，使粘结剂包覆在固体物料表面，然后用洗瓶向造粒釜内缓慢喷入蒸馏水，在此过程中，固体物料开始团聚成粒，成粒后停止加蒸馏水，搅拌6min后开始滴加剩余四分之一的粘结剂混合溶液，控制滴加速度防止造型粉颗粒长大；粘结剂混合溶液滴加完毕后，继续搅拌约5min，并适当补加蒸馏水，待乙酸乙酯溶剂充分挥发后，停止水浴加热和搅拌，向造粒釜内加入适量的蒸馏水，降低物料温度，然后将物料倒入准备好的抽滤装置中进行真空抽滤，抽滤完成后将湿造型粉置于铝盘内，放入真空烘箱中在60℃条件下烘6～8h后得到干燥的造型粉产品。

该配方和工艺得到的造型粉的撞击感度为40.6cm（测试方法可参考GJB772A-97601.2，药量30mg，落锤质量2kg），压制药柱的密度可达到1.780g/cm³，爆速为7683m/s，爆压为26.8GPa，爆热为6.234MJ/kg。

实施例2

以异丙醇为造粒介质，具体配方组成如下（质量百分数）：

采用上述配方制备400g量级造型粉的过程：按配方组成称取296gHMX、80g铝粉、6g AAc和18g DOP，将6gAAc溶解到乙酸乙酯中形成浓度为4%的溶液，即150g AAc乙酸乙酯溶液，并将DOP与AAc乙酸乙酯溶液混合均匀得到混合溶液，待用；造型粉制备过程与实施例1基本相同，只是将无水乙醇换成异丙醇。该配方造型粉的撞击感度为42.1cm，压制药柱的密度可达到1.832g/cm³，爆速为7396m/s，爆压为25.6GPa，爆热为6.817MJ/kg。

实施例3

采用上述配方制备400g量级造型粉的过程：按配方组成称取256gHMX、120g铝粉、20g AAc和4gW，将20gAAc溶解到乙酸乙酯中形成浓度为4%的溶液，即500g AAc乙酸乙酯溶液，待用；在1.5L的造粒釜中加入300mL无水乙醇，再将称好的HMX和铝粉全部加入造粒釜中，开启搅拌装置，并另用100mL无水乙醇冲洗造粒釜内壁上的物料，混合搅拌约10min；将造粒釜置于水浴锅内水浴升温至60℃并保持温度恒定，此时开始向造粒釜内滴加粘结剂混合溶液，首先滴加粘结剂混合溶液总量的四分之三，使粘结剂包覆在固体物料表面，然后用洗瓶向造粒釜内缓慢喷入蒸馏水，在此过程中，固体物料开始团聚成粒，成粒后停止加蒸馏水，搅拌6min后开始滴加剩余四分之一的粘结剂混合溶液，控制滴加速度防止造型粉颗粒长大；粘结剂混合溶液滴加完毕后，继续搅拌约5min，并适当补加蒸馏水；将W溶解于石油醚中，浓度约5%，将水浴温度降至50℃后，向造粒釜内滴加W溶液，滴加完后继续搅拌约5min；停止水浴加热和搅拌，向造粒釜内加入适量的蒸馏水，降低物料温度，然后将物料倒入准备好的抽滤装置中进行真空抽滤，抽滤完成后将湿造型粉置于铝盘内，放入真空烘箱中在60℃条件下烘6～8h后得到干燥的造型粉产品。

该配方造型粉的撞击感度为50.6cm，压制药柱的密度可达到1.909g/cm³，爆速为7092m/s，爆压为24.2GPa，爆热为7.399MJ/kg。

实施例4

采用上述配方制备400g量级造型粉的过程：按配方组成称取216gHMX、160g铝粉、20gF2311和4gW，将20gF2311溶解到乙酸乙酯中形成浓度为4%的溶液，即500gF2311乙酸乙酯溶液，待用；造型粉制备过程与实施例3基本相同，只是将AAc换成F2311。该配方造型粉的撞击感度为57.5cm，压制药柱的密度可达到1.982g/cm³，爆速为6768m/s，爆压为22.7GPa，爆热为7.981MJ/kg。

实施例5

奥克托今(HMX) 64%

铝粉(Al) 30%

氟树脂2311(F2311) 6%

采用上述配方制备400g量级造型粉的过程：按配方组成称取256gHMX、120g铝粉、24gF2311，将24gF2311溶解到乙酸乙酯中形成浓度为4%的溶液，即600gF2311乙酸乙酯溶液，待用；造型粉制备过程与实施例4基本相同，只是该配方中不含石蜡，将滴加石蜡的步骤省略即可。该配方造型粉的撞击感度为47.2cm，压制药柱的密度可达到1.982g/cm³，爆速为7539m/s，爆压为29.1GPa，爆热为7.581MJ/kg。

实施例6

黑索今(RDX) 76%

铝粉(Al) 20%

氟树脂2311(F2311) 4%

采用上述配方制备400g量级造型粉的过程：按配方组成称取304g RDX、80g铝粉、16g F2311，将16gF2311溶解到乙酸乙酯中形成浓度为4%的溶液，即400gF2311乙酸乙酯溶液，待用；造型粉制备过程与实施例5基本相同。该配方造型粉的撞击感度为47.2cm，压制药柱的密度可达到1.872g/cm³，爆速为8089m/s，爆压为23.7GPa，爆热为6.443MJ/kg。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，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

1.一种压装含铝炸药，包括主体炸药、高能添加剂、粘结剂和改善添加剂，其特征在于：

所述主体炸药为HMX和RDX中的任意一种，其重量百分比为54%～84%；

所述高能添加剂为Al粉，其重量百分比为10%～40%；

所述粘结剂为AAc、Viton A、PTFE和F2311中的任意一种，其重量百分比为1.5%～6%；

所述改善添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂为DOA、DOP、DOS、G中的任意一种，其重量百分比为0～4.5%；第二添加剂为W，其重量百分比为0～4.5%。

2.根据权利要求1所述的压装含铝炸药，其特征在于：所述主体炸药是通过球磨得到的平均粒径为10μm～50μm的颗粒。

3.根据权利要求1所述的压装含铝炸药，其特征在于：所述Al粉是平均粒径为10μm～50μm的球形颗粒。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的压装含铝炸药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（7）烘干：将所述铝盘置于真空烘箱中烘干得到造型粉。

5.根据权利要求4所述的压装含铝炸药的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）使用的有机溶剂为无水乙醇或异丙醇。

6.根据权利要求4所述的压装含铝炸药的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）烘干的温度为60℃，时间为6～8小时。