CN104163745A - 降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂及其应用 - Google Patents

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秦超
张宏雷
赵孝彬
李军
王晨雪
程新丽
程立国
王宁
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Abstract

一种降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂及其应用，在混合硝酸酯/硝胺推进剂中外加质量分数为0.5%~3%的胺类聚合物及金属氧化物混合物，可使推进剂的临界撞击能提高3J以上；所述的胺类聚合物为苯胺类聚合物，或苯胺类聚合物的衍生物，金属氧化物为含铜金属氧化物，或含锌金属氧化物，或其他金属氧化物。本发明可有效降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度，提高其在制造、储存、使用及运输等过程中的安全性，可用于导弹发动机用混合硝酸酯/硝胺推进剂，和其它含硝酸酯和硝胺炸药的推进剂。

Description

降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂及其应用。 
背景技术
目前，固体推进剂技术越来越向着高能量方向发展，但是高能化往往伴随着高感度。含混合硝酸酯/硝胺炸药推进剂为一类典型的高能推进剂，由于混合硝酸酯/硝胺推进剂中往往含有大量含能粘合剂及炸药等物质，在某些推进剂中这些高能组分总质量分数达到65%甚至更高，大量高能组分导致其感度偏高，如何平衡能量与感度的关系、或在保持能量的前提下使其感度降低是迫切需要解决的问题。混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度比较高，大多数配方的临界撞击能在7J左右甚至更高，由于推进剂制备、储存、运输及使用等过程往往不可避免的要受到撞击等机械作用，存在较大的安全隐患，且在推进剂制备、储存、运输及使用等过程中往往处于密闭状态或药量较大，一旦发生危险会对人员生命财产及仪器设备造成巨大的损失，这也给直接接触的人员带来很大的心理压力。
目前尚未有降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的文章发表。针对高能组分，已有的降感方法主要有：（1）与钝感炸药混合：如将相对较钝感的TATB炸药与RDX混合，由于TATB附着在RDX周围，可降低其撞击感度；（2）有机、高分子材料包覆：石蜡、ABS、丁腈橡胶等通过机械或化学手段可以有效包覆RDX等炸药，起到降低感度的作用。现有技术与本发明相比，方案复杂，步骤较多，技术难度大，同时降感材料用量多，降低了体系的总能量水平，且技术成熟度低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂，改善混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度高、危险性大的问题。
本发明采用的技术方案是：一种降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂，该助剂为胺类聚合物和金属氧化物的混合物，其中，胺类聚合物与金属氧化物的质量比为1-9：9-1。 
本发明所述的胺类聚合物为苯胺类聚合物，或苯胺类聚合物的衍生物。
本发明所述的苯胺类聚合物为聚苯胺、或导电聚苯胺及其衍生物。
本发明所述的金属氧化物为含铜金属氧化物，或含锌金属氧化物，或其他金属氧化物。
本发明所述的含铜金属氧化物为氧化铜，含锌金属氧化物为氧化锌。
本发明在混合硝酸酯/硝胺推进剂中外加入质量分数为0.5%~3%的胺类聚合物和金属氧化物的混合物。可使推进剂的临界撞击能提高3J以上。
本发明添加方法为将一定量的本发明助剂加入推进剂药浆中，混合均匀即可。
本发明降低撞击感度的临界撞击能为（以降感助剂含量1.6%wt为例）：
项 目 指  标
ZnO-聚苯胺 50%爆发撞击能提高6.1J（锤重98N）；
CuO-聚苯胺 50%爆发撞击能提高7.8J（锤重98N）；
CuO-导电聚苯胺 50%爆发撞击能提高7.8J（锤重49N）；
CuO-聚苯胺 50%爆发撞击能提高4.2J（锤重49N）；
本发明的技术原理是：硝胺及高氯酸铵、混合硝酸酯粘合剂等组分在受到外界能量刺激时，均产生一定数量的外激电子，集聚到一定浓度就有一定几率导致推进剂发生燃烧，甚至爆轰；当推进剂中含有本发明的降感助剂时，在外界撞击等激励源作用下产生的外激电子，本发明的降感助剂具有外激电子捕获剂的作用，抑制并减少外激电子的浓度，降低此类推进剂生产、储存、运输、使用过程的危险性。本发明的降感助剂添加剂用量少，降感效果明显，是降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的优选方案。
本发明与现有技术相比的优点经实验表明：通过在推进剂配方中添加少量本发明的降感助剂（即胺类聚合物与金属氧化物混合降感助剂），可以显著降低混合硝酸酯/硝胺推进剂生产制造、储存、运输、使用等过程中的撞击感度。50%爆发撞击能提高3J以上，改善了此类推进剂生产制造、储存、运输、使用等过程安全问题，降感效果较好。可用于导弹发动机用混合硝酸酯/硝胺推进剂，和其它含硝酸酯和硝胺炸药的推进剂。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行说明，但保护范围并不局限于此，应包括权利要求叙述的全部内容，而且通过以下的若干实施例，本领域技术人员完全能够实施本发明权利要求的全部内容。
本发明采用的推进剂基础配方如下：
组分 硝酸酯 AP 硝胺 AL
含量(%wt) 10～33.75 0～75 0～75 0～18
硝酸酯为硝化甘油（NG）或1，2，4-丁三醇三硝酸酯（BTTN）或一缩二乙二醇二硝酸酯（DEGDN）或二缩三乙二醇二硝酸酯（TEGDN）或N-丁基-2-硝酸酯乙基硝胺（Bu-NENA）或三羟甲基乙烷三硝酸酯（TMETN）中的一种或几种的组合；硝胺氧化剂为奥克托今（HMX）、黑索今（RDX）、六硝基六氮杂异戊兹烷（CL-20）中的一种或几种；AP为高氯酸铵，AL为铝粉。
实施例1
采用推进剂基础配方为：
NG/BTTN AP RDX AL
22wt% 31wt% 30wt% 17wt%
上述配方推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=7.6J、H50=15.5cm（锤重49N）
在上述配方中外加质量百分数1.7%的CuO-聚苯胺后（CuO-聚苯胺的质量比=1:4），此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=10.7J，H50=21.9cm（锤重49N）
在上述配方中外加质量百分数1.7%的CuO-导电聚苯胺后（CuO-导电聚苯胺的质量比=1:5），此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=11.8J，H50=24.0cm（锤重49N）。
实施例2
采用推进剂基础配方为：
NG/BTTN AP RDX AL
19.5wt% 31.5wt% 31wt% 18wt%
上述配方推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=16.2J、H50=33.1cm（锤重49N）
在上述配方中外加质量百分数1.6%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=4:1）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=20.4J，H50=41.7cm（锤重49N）
在上述配方中外加质量百分数1.6%的CuO-导电聚苯胺（CuO-导电聚苯胺的质量比=5:1）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=24.0J，H50=49.0cm（锤重49N）。
实施例3
采用推进剂基础配方为：
NG/BTTN AP RDX AL
19.5wt% 32wt% 31.5wt% 17wt%
上述配方推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=11.3J、H50=11.5cm（锤重98N）
在上述配方中外加质量百分数1.6%的ZnO-聚苯胺（ZnO-聚苯胺的质量比=6:1）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=17.4J，H50=17.8cm（锤重98N）
在上述配方中外加质量百分数1.6%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=4:3）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=19.1J，H50=19.5cm（锤重98N）。
实施例4
采用推进剂基础配方为：
NG/BTTN AP RDX AL
21wt% 38wt% 21wt% 20wt%
上述配方推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=20.5J、H50=20.9cm（锤重98N）
在上述配方中外加质量百分数0.7%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=7:1）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=24.0J、H50=24.5cm（锤重98N）。
在上述配方中外加质量百分数1.2%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=6:5）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=24.0J、H50=24.5cm（锤重98N）。
在上述配方中外加质量百分数1.6%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=7:3）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=28.9J，H50=29.5cm（锤重98N）
在上述配方中外加质量百分数2.3%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=9:7）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=25.8J、H50=26.3cm（锤重98N）。
在上述配方中外加质量百分数2.8%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=5:9）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=26.4J、H50=26.9cm（锤重98N）。
实施例5
采用推进剂基础配方为：
NG/BTTN AP RDX AL
21wt% 38wt% 23wt% 18wt%
上述配方推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=20.5J、H50=20.9cm（锤重98N）
在上述配方中外加质量百分数1.2%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=1:2）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=27.0J、H50=27.5cm（锤重98N）。
在上述配方中外加质量百分数1.2%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=2:5）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=28.9J，H50=29.5cm（锤重98N）
在上述配方中外加质量百分数1.2%的CuO-聚苯胺（CuO-聚苯胺的质量比=5:2）后，此推进剂的撞击感度为（样本数n=25）：
落锤撞击感度I50=25.8J，H50=26.3cm（锤重98N）。

Claims (6)

1.一种降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂，其特征在于：该助剂为胺类聚合物和金属氧化物的混合物，其中，胺类聚合物与金属氧化物的质量比为1-9：9-1。
2. 根据权利要求1所述的降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂，其特征在于：所述的胺类聚合物为苯胺类聚合物，或苯胺类聚合物的衍生物。
3.根据权利要求1或2所述的降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂，其特征在于：所述的苯胺类聚合物为聚苯胺、或导电聚苯胺及其衍生物。
4.根据权利要求1所述的降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂，其特征在于：所述的金属氧化物为含铜金属氧化物，或含锌金属氧化物，或其他金属氧化物。
5.根据权利要求1或4所述的降低混合硝酸酯/硝胺推进剂撞击感度的助剂，其特征在于：所述的含铜金属氧化物为氧化铜，含锌金属氧化物为氧化锌。
6.一种权利要求1所述助剂在混合硝酸酯/硝胺推进剂中的应用，其特征在于：在混合硝酸酯/硝胺推进剂中加入质量分数为0.5%~3%的胺类聚合物和金属氧化物的混合物。
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