CN103980073A - 一种含氢化铈高热量炸药的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明将金属氢化物与氧化剂混合，在胶粘剂作用下，造粒制备一种高热量混合炸药，包括以下质量百分比的组分：黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)或六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)：50～80％，氧化剂10％～25％，金属氢化物10％～25％，粘结剂1.0～5％。本发明首次将金属氢化物添加到炸药中，得到爆热值14000～22000kJ/kg的高热值高威力的炸药，该炸药的感度优良，储存寿命达30年，适用于压装装药工艺。
Description
技术领域：
本发明涉及轻稀土金属氢化物与炸药混合干法造粒技术制备高热值炸药，属于含能材料领域。具体涉及到高发热量高威力混合炸药的制备。
背景技术：
炸药是工农业生产中不可或缺的能源，尤其是军工技术中。能产生破坏与杀伤作用是这类能源的显著特征，是决定武器系统威力的关键因素。
目前，世界各国工业农业武器装备使用的炸药绝大部分都是混合炸药，具有较大的选择性和适应性。随着战场目标的变化及防护能力的日趋增强，促使弹药的毁伤能力不断向更大的方向发展，而提高战斗部威力最基本的方法就是改变混合炸药的组分，装填威力和猛度更高的混合炸药。
金属粉的氧化还原反应能够释放大量的热成为提高弹药毁伤威力和射程的重要途径之一。铝粉(Al)为最常用的金属粉。美国研制的含铝CL-20基某型号炸药，理论密度2.002g/cm3，计算爆速为8770m/s。将三氧化钼与铝粉添加到炸药中，制备的高威力炸药最大密度为1.5g/cm3，最高爆热为4700KJ/Kg，最大的爆速为9400m/s(魏世忠，张国赏，徐流杰等.三氧化钼在制备炸药中的应用及高威力混合炸药及其制备方法.CN200910064475.6)。将铝粉加入到RDX中，采用浇注法制备的高热量炸药，最大爆速为7694m/s，最大爆热为6368KJ/Kg，爆压为20.81GPa。(关立峰，李尚斌，吴奎先等.一种浇注固化型钝感高热量炸药及其制备方法CN201310036145.2)。上述的高爆热高威力炸药存在密度小，爆热不高的缺点，无法满足现在战斗部对炸药能量及威力的需求，因此人们亟待一种高爆热高威力的炸药，大幅度提高炸药的威力。国外将氢化物添加到推进剂中，以塑化硝化纤维为粘合剂，分别对AlH3和硝仿肼、过氯酸硝酰、过氯酸铵等氧化剂进行了推进剂配方研究，硝仿肼比冲最高，其实测比冲为277s，比冲效率为94.4％。但是国外研究者仅将三氢化铝应用在推进剂中，没有将其应用到炸药中，存在应用领域小，氢化物种类单一的缺点。因此，本发明将首次将稀土金属基氢化物添加到炸药中，采用干法造粒，得到一种高爆热高威力的炸药。
发明内容：
本发明的目的是为了解决传统混合炸药能力不能满足现代武器高能量要求的问题，而提供一种干法造粒制备高爆热高威力混合炸药及制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
上述主炸药为RDX、HMX、CL-20，粒径范围为80～160μm；
上述氧化剂为AP、过氧化丙酮四聚体，用0.5％胶粘剂粒径进行包覆，粒径≤0.0150mm；
金属氢化物为CeH3，采用0.2～0.8％的胶粘剂包覆，粒度≤0.0750mm；
上述所用粘结剂为氟橡胶、硅橡胶及聚叠氮缩水甘油醚的任一种。
所述高热量炸药的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配方比例称取主炸药、包覆的氧化剂、包覆的金属氢化物、胶粘剂；
(2)将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加一定质量的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；
(3将药团在专用漏板或10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒表面挥发掉大量溶剂后，用铜或竹制筷子拨松，以使内层溶剂挥发；
(4)将表面干燥的药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下40～80℃干燥8～12h，真空度≤0.08；
(5)将每批干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行混合，得到混合炸药。
为满足工程爆破物和现代武器对炸药高热量、高密度、高作功能力的要求，发展高威力炸药，本发明提供一种高热量高威力炸药及其制备方法。与现有技术相比，本发明通过配方改进使炸药的爆热值得到较大的提高，爆速不低于8900m/s，同时该炸药的感度优良，储存寿命达30年。同时适用压装装药工艺。
具有以下特点：
(1)生产工艺简洁。本发明不需采用复杂且昂贵的设备，制备工程简单易操作。便于控制，在现有生产线装置不作较大的调整下易于实现连续化，生产成本及耗能较低。
(2)高热量。采用的可燃剂具有良好的稳定性，较高的燃烧热。在炸药配方中提供反应的放热，爆热值不低于16000KJ/kg。
(3)高爆速。本发明的高爆热高威力炸药的最大爆速已经达到8900～11000m/s，明显高于现有炸药。
(4)密度大。本发明的高爆热高威力炸药的适用于压装装药工艺，压药最高密度达2.5～3.5g/cm3。
(5)稳定性好。本发明的高热量炸药对冲击、高温、静电、摩擦具有良好的稳定性，同时储存寿命达30年。
具体实施方式：
实施例1：
干法造粒工艺制备高热量炸药，其配方比例为RDX：AP：CeH3：聚叠氮缩水甘油醚＝50：25：22：3，其步骤如下：按照配方比例称取RDX、包覆的AP、包覆的CeH3、聚叠氮缩水甘油醚；将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加2.5％的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；(3)将药团在10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒挥发掉大量溶剂后，用铜筷子拨松，以便内层溶剂挥发；(4)将表面干燥的药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下80℃干燥8h，真空度为0.06；(5)将干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行混合，得到混合炸药。密度为1.92g/cm3，爆速为9960m/s，最高爆热值达到18900kJ/kg，爆压为42.8GPa。
实施例2
干法造粒工艺制备高热量炸药，其配方比例为RDX：AP：CeH3：硅橡胶＝65：18：15：2，其步骤如下：按照配方比例称取RDX、包覆的AP、包覆的CeH3、硅橡胶；(2)将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加2％的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；(3)将药团在10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒挥发掉大量溶剂后，用铜筷子拨松，以便内层溶剂挥发；(4)将表面干燥的药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下40℃干燥6h，真空度为0.02；(5)将干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行混合，得到混合炸药。密度为2.42g/cm3，爆速Dv＝10080m/s，，最高爆热值达到19820kJ/kg，爆压为40.6GPa。
实施例3
干法造粒工艺制备高热量炸药，其配方比例为HMX：过氧化丙酮四聚体：CeH3：硅橡胶＝65：18：15：2，其步骤如下：按照配方比例称取HMX、包覆的过氧化丙酮四聚体、包覆的CeH3、硅橡胶；(2)将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加2.3％的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；(3)将药团在10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒挥发掉大量溶剂后，用铜筷子拨松，以便内层溶剂挥发；(4)将表面干燥的药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下80℃干燥8h，真空度为0.08；(5)将干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行混合，得到混合炸药。密度为2.51g/cm3，爆速Dv＝11100m/s，最高爆热值达到22040kJ/kg，爆压为44.1GPa。
实施例4
干法造粒工艺制备高热量炸药，其配方比例为RDX：过氧化丙酮四聚体：CeH3：氟橡胶＝62：16.5：18：3.5，其步骤如下：按照配方比例称取RDX、包覆的过氧化丙酮四聚体、包覆的CeH3、氟橡胶；(2)将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加5％的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；(3)将药团在10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒挥发掉大量溶剂后，用铜筷子拨松，以便内层溶剂挥发；(4)将表面干燥的药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下80℃干燥6h，真空度为0.05；(5)将干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行混合，得到混合炸药。密度为2.40g/cm3，爆速Dv＝10850m/s，最高爆热值达到16370kJ/kg，爆压为39.9GPa。
实施例5
干法造粒工艺制备高热量炸药，其配方比例为CL-20：过氧化丙酮四聚体：CeH3：硅橡胶＝50：25：22：3，其步骤如下：按照配方比例称取CL-20、包覆的过氧化丙酮四聚体、包覆的CeH3,以及硅橡胶；(2)将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加3％的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；(3)将药团在10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒挥发掉大量溶剂后，用铜筷子拨松，以便内层溶剂挥发；(4)将表面干燥的药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下90℃干燥10h，真空度为0.04；(5)将干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行混合，得到混合炸药。密度为2.82g/cm3，爆速Dv＝11900m/s，最高爆热值达到22300kJ/kg，爆压为47.3GPa。
实施例6
干法造粒工艺制备高热量炸药，其配方比例为RDX：过氧化丙酮四聚体：CeH3：氟橡胶＝50：25：22：3，其步骤如下：按照配方比例称取RDX、包覆的过氧化丙酮四聚体、包覆的CeH3以及氟橡胶；(2)将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加3％的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；(3)将药团在10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒挥发掉大量溶剂后，用铜筷子拨松，以便内层溶剂挥发；(4)将表面干燥的药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下95℃干燥8h，真空度为0.06；(5)将干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行混合，得到混合炸药。密度为2.42/cm3，爆速Dv＝11380m/s，最高爆热值达到23010kJ/kg，爆压为46.7GPa。
Claims (6)
1.一种含氢化铈高热量炸药的制备方法，其特征在于：该炸药的配方的质量分数为：主炸药：50～80％，氧化剂：10％～25％，金属氢化物：10％～25％，粘结剂1.0～5％。经混合造粒、干燥后，用20目筛下物和80目筛上物进行混合，而得到高热量混合炸药。
2.根据权利要求1所述制备高热量炸药，其特征在于：主炸药为RDX、HMX、CL-20，粒径范围为80～160μm。
3.根据权利要求1所述制备高热量炸药，其特征在于：氧化剂为高氯酸铵(AP)、过氧化丙酮四聚体，用0.5％胶粘剂粒径进行包覆，干燥后并制成粒径≤0.0150mm的物料。
4.根据权利要求1所述的制备高热量炸药，其特征在于：金属氢化物为CeH3，采用0.2～0.8％的胶粘剂包覆，真空干燥并制成粒度≤0.0750mm的物料，真空干燥温度为20～80℃，时间为3～6h，真空度≤0.08。
5.根据权利要求1所述制备高热量炸药，其特征在于：所用胶粘剂为氟橡胶、硅橡胶及聚叠氮缩水甘油醚(GAP)的任一种。
6.权利要求1～5任一权利所述制备高热量炸药，其特征在于，包括步骤如下：
(1)按照配方比例称取主炸药、包覆的氧化剂、包覆的金属氢化物、胶粘剂；
(2)将(1)中的混合物添加到宽敞的器皿中；向含有混合物的器皿中加一定质量的胶粘剂，使之湿润，干法搓捏均匀，制成药团；
(3)将药团在专用漏板或10目筛孔上挤压、制粒，当筛下药粒挥发掉大量溶剂后，用铜或竹制筷子拨松，以使内层溶剂挥发；
(4)将表面干燥药粒装入专用铝制或铜制器皿中，在真空条件下40～80℃干燥8～10h，真空度≤0.08；
(5)将干燥的药粒用20目筛下物和80目筛上物进行组批混合，得到混合炸药。
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