CN106083498B - 一种高硬度炸药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬度炸药及其制备方法，该炸药的配方组成(重量份数)为：黑索今：10份、二氧化硅增强剂：70份、粘结剂：15～16份、增塑剂：4～5份、固化剂：0.5～0.7份、表面活性剂：0.006份，并对所述黑索今和增强剂进行颗粒级配以提高密度均匀性；该炸药的制备方法包括配料、预混、混合、真空处理和浇注及加热固化五个步骤。本发明所述的炸药具有较高的硬度和传爆稳定性，同时具有较好的环境适应性，且原材料中不含重金属及重金属氧化物，该高硬度浇注炸药可以满足特殊爆破作业对高硬度炸药的需求。

Description

一种高硬度炸药及其制备方法
技术领域
本发明的实施方式涉及民用含能材料领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种高硬度炸药及其制备方法。
背景技术
随着爆破技术及民爆器材的发展，用户需要多品种、多规格不同物理形态的爆破器材。高硬度炸药能够抵抗较大的接触形变，目前高硬度炸药在爆炸加工、焊接以及特殊爆破领域有广泛的需求。如爆破工程中，高硬度作为支撑件能够承受较大的压力，并且不会发生形变。
自80年代以来,我国在民用爆破炸药的研制方面发展很快，成功研制了许多特殊性能的爆破炸药，然而目前对于高硬度炸药及其制备方法的报道的不多。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种高硬度炸药及其制备方法，以期望丰富特殊性能的爆破炸药类型，尤其是高硬度炸药类型。
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：
一种高硬度炸药，它包含按重量份计的以下组分：
黑索今10份，增强剂70份，粘结剂15～16份，增塑剂4～5份，固化剂0.5～0.7份，表面活性剂0.006份；
对所述黑索今进行颗粒级配且所采用的颗粒级配为：粒径范围为0.250mm～0.425mm的粗颗粒占所述黑索今质量的50～55％，粒径≤0.05mm的细颗粒占所述黑索今(RDX)质量的45～50％；
对所述增强剂进行颗粒级配且所采用的颗粒级配为：粒径范围为0.425mm～0.750mm的粗颗粒占所述增强剂质量的30～35％，粒径≤0.02mm的细颗粒占所述增强剂质量的65～70％；
所述增强剂为二氧化硅。
上述高硬度炸药适用的粘结剂为季戊四醇丙烯醛。
上述高硬度炸药适用的增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯(DEP)。
上述高硬度炸药适用的固化剂为硫酸二乙酯(DES)。
上述高硬度炸药适用的表面活性剂为卵磷脂(CP)。
本发明还提供了上述高硬度炸药的制备方法，它包括以下步骤：
(1)配料：按比例称取黑索今、增强剂、粘结剂、增塑剂、固化剂和表面活性剂，备用；
(2)原材料预混：将表面活性剂加入增塑剂中搅拌至完全溶解，将黑索今粗颗粒和细颗粒物料混合均匀，将增强剂的粗颗粒和细颗粒物料混合均匀；
(3)采用分批投料和捏合的方式进行混料：第一批将粘结剂、增塑剂和表面活性剂投入捏合机，在65～75℃的温度下捏合5～7min；第二批投入预混好的黑索今，在65～75℃的温度下捏合8～10min后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；第三批投入预混好的增强剂，在65～75℃的温度下捏合两段，每段10～15min，每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；第四批投入固化剂，在65～75℃的温度下捏合两段，每段5～7min，每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料，捏合完成后将出料温度控制在68～72℃，使得物料呈浆状并具有良好的流平性；
(4)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，控制物料温度为68～72℃；设定真空浇注装置的真空度≤－0.090Mpa，振动台的振幅为0.2～0.4mm、频率为28～32Hz，物料在振动条件下浇注到模具中；
(5)加热固化：将物料连同模具放入63～67℃的恒温箱中，加热6～10h，物料交联固化成型，开模、清理表面即得高硬度炸药药柱。
进一步的技术方案是：上述高硬度炸药的制备方法的步骤(3)的第一批投料后在75℃捏合5min，第二批投料后在75℃捏合8min，第三批投料后在75℃捏合两段，每段10min，第四批投料后在75℃捏合两段，每段5min。
下面对本发明的技术方案进行进一步的说明。
本发明通过选择猛炸药黑索今(RDX)作为主体炸药，提高炸药的被起爆能力，通过对黑索今进行颗粒级配，提高炸药体系的密度均匀性；通过选择绿色环保的二氧化硅作为增强剂，既能增加炸药件的硬度又能增加炸药的感度达到敏化炸药的目的，通过对二氧化硅进行颗粒级配，提高二氧化硅分布的密度均匀性；通过选择季戊四醇丙烯醛树脂为粘结剂，提高炸药的耐热性和防水性；通过选择邻苯二甲酸二乙酯为增塑剂，降低混合炸药物料的粘度，提高混合过程的安全性同时改善物料的流动性便于浇注；制备方法中通过对黑索金和二氧化硅的粗颗粒和细颗粒进行预混，能提高黑索金和二氧化硅细颗粒的混合均匀性同时避免细颗粒在混合过程中出现灰包；制备方法中采用分批投料分段捏合的混合方式，先将黑索金和粘结剂混合，降低捏合过程中的安全风险。
本发明对所述增强剂二氧化硅进行颗粒级配且所采用的颗粒级配为：粒径范围为0.425mm～0.750mm的粗颗粒占所述增强剂质量的30～35％，粒径≤0.02mm的细颗粒占所述增强剂质量的65～70％，主要是因为采用这两种粒径的颗粒进行级配能够使二氧化硅达到最佳的密度均匀性，从而使高硬度炸药产品的各项质量指标稳定。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明通过配方设计和制备工艺改进使所得炸药具有较高的硬度和较高的传爆稳定性，并且在高温、水下等环境中具有良好的适应性；且原材料中不含重金属及重金属氧化物，该高硬度炸药可以满足特殊爆破作业对高硬度炸药的需求。
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
一种高硬度炸药，其配方组成为：RDX：10份、SiO2：70份、季戊四醇丙烯醛树脂：15份、DEP：4.5份、DES：0.5份、CP 0.006份。
RDX采用的粗细颗粒级配为：粒径范围为0.250mm～0.425mm的粗颗粒占RDX质量的54.3％，粒径≤0.05mm的细颗粒占RDX质量的45.7％；
SiO2采用的粗细颗粒级配为：粒径范围为0.425mm～0.750mm的粗颗粒占SiO2质量的33.8％，粒径≤0.02mm的细颗粒占SiO2质量的66.2％。
所述高硬度炸药的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)配料：按上述配方称取RDX、SiO2、季戊四醇丙烯醛树脂、DEP、DES和CP，备用；
(2)原材料预混：将CP加入DEP搅拌至完全溶解，将RDX粗颗粒和细颗粒物料混合均匀，将SiO2的粗颗粒和细颗粒物料混合均匀；
(3)采用分批投料和捏合的方式进行混料：第一批：季戊四醇丙烯醛树脂、DEP和CP投入捏合机，在75℃的温度下捏合5min；第二批投入预混好的RDX，在75℃的温度下捏合8min后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；第三批投入预混好的SiO2，在75℃的温度下捏合两段，每段10min，每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；第四批投入DES，在75℃的温度下捏合两段，每段5min，每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料，捏合完成后将出料温度控制在70℃左右、使得物料呈浆状并具有良好的流平性；
(4)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，控制物料温度70℃左右；设定真空浇注装置的真空度≤－0.090Mpa，振动台的振幅为0.3mm、频率为30Hz，物料在振动条件下浇注到模具中；
(5)加热固化：将物料连同模具放入65℃的恒温箱中，加热8h，物料交联固化成型，开模、清理表面即得所需药柱。
实施例2
一种高硬度炸药，其配方组成为：RDX：10份、SiO2：70份、季戊四醇丙烯醛树脂：15.2份、DEP：4.2份、DES：0.6份、CP 0.006份。
RDX采用的粗细颗粒级配为：粒径范围为0.250mm～0.425mm的粗颗粒占RDX质量的52.1％，粒径≤0.05mm的细颗粒占RDX质量的47.9％；
SiO2采用的粗细颗粒级配为：粒径范围为0.425mm～0.750mm的粗颗粒占SiO2质量的34.5％，粒径≤0.02mm的细颗粒占SiO2质量的65.5％。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例1和实施例2所得高硬度炸药的各项质量指标如下：
(1)固相含量80％，物料流动性优良，药浆初始转动粘度小于4600泊，浇注适应期大于2小时；
(2)药柱的实测密度ρ＝1.654～1.665g/cm3，达理论密度的97.5％以上，爆速D＝4654±25m/s；
(3)炸药经过-16～65℃的温度冲击，外观无裂纹出现，炸药的相容性和热安定性良好。
(4)邵氏硬度：92；
(5)炸药起爆试验表明本发明能被可靠起爆，其临界直径≤100mm；
(6)炸药在80℃下存放24h，外观无变化；
(7)炸药在25℃水下存放24h，外观无变化。
为了说明本发明增强剂颗粒级配的效果，本发明进行了对比试验。
对比实施例1
一种高硬度炸药，其配方组成为：RDX：10份、SiO2：70份、季戊四醇丙烯醛树脂：15份、DEP：4.5份、DES：0.5份、CP 0.006份。
RDX采用的粗细颗粒级配为：粒径范围为0.250mm～0.425mm的粗颗粒占RDX质量的52％，粒径≤0.05mm的细颗粒占RDX质量的48％；
SiO2不采用本发明的颗粒级配，其粒径范围为0.350mm～0.500mm。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
对比实施例1所得炸药的硬度指标为：邵氏硬度：86；其余指标与实施例1和实施例2相同。
对比实施例2
一种高硬度炸药，其配方组成为：RDX：10份、SiO2：70份、季戊四醇丙烯醛树脂：15份、DEP：4.5份、DES：0.5份、CP 0.006份。
RDX采用的粗细颗粒级配为：粒径范围为0.250mm～0.425mm的粗颗粒占RDX质量的52％，粒径≤0.05mm的细颗粒占RDX质量的48％；
SiO2采用颗粒级配但是级配要求与本发明不同：粒径范围为0.425mm～0.750mm的粗颗粒占SiO2质量的60％，粒径≤0.02mm的细颗粒占SiO2质量的30％。
本实施例的制备方法与实施例2相同。
对比实施例1所得炸药的硬度指标为：邵氏硬度：88；其余指标与实施例1和实施例2相同。
从上述对比试验可以看出，本发明对增强剂二氧化硅进行颗粒级配且所采用的颗粒级配方案对炸药硬度有明显提升效果。
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，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。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种高硬度炸药，其特征在于包含按重量份计的以下组分：
黑索今10份，增强剂70份，粘结剂15～16份，增塑剂4～5份，固化剂0.5～0.7份，表面活性剂0.006份；
对所述黑索今进行颗粒级配且所采用的颗粒级配为：粒径范围为0.250mm～0.425mm的粗颗粒占所述黑索今质量的50～55％，粒径≤0.05mm的细颗粒占所述黑索今质量的45～50％；
对所述增强剂进行颗粒级配且所采用的颗粒级配为：粒径范围为0.425mm～0.750mm的粗颗粒占所述增强剂质量的30～35％，粒径≤0.02mm的细颗粒占所述增强剂质量的65～70％；
所述增强剂为二氧化硅；
所述粘结剂为季戊四醇丙烯醛；
所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯；
所述固化剂为硫酸二乙酯；
所述表面活性剂为卵磷脂。
2.如权利要求1所述的高硬度炸药的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)配料：按比例称取黑索今、增强剂、粘结剂、增塑剂、固化剂和表面活性剂，备用；
(2)原材料预混：将表面活性剂加入增塑剂中搅拌至完全溶解，将黑索今粗颗粒和细颗粒物料混合均匀，将增强剂的粗颗粒和细颗粒物料混合均匀；
(3)采用分批投料和捏合的方式进行混料：第一批将粘结剂、增塑剂和表面活性剂投入捏合机，在65～75℃的温度下捏合5～7min；第二批投入预混好的黑索今，在65～75℃的温度下捏合8～10min后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；第三批投入预混好的增强剂，在65～75℃的温度下捏合两段，每段10～15min，每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料；第四批投入固化剂，在65～75℃的温度下捏合两段，每段5～7min，每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料，捏合完成后将出料温度控制在68～72℃，使得物料呈浆状并具有良好的流平性；
(4)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，控制物料温度为68～72℃；设定真空浇注装置的真空度≤－0.090Mpa，振动台的振幅为0.2～0.4mm、频率为28～32Hz，物料在振动条件下浇注到模具中；
(5)加热固化：将物料连同模具放入63～67℃的恒温箱中，加热6～10h，物料交联固化成型，开模、清理表面即得高硬度炸药药柱。
3.根据权利要求2所述的高硬度炸药的制备方法，其特征在于步骤(3)的第一批投料后在75℃捏合5min，第二批投料后在75℃捏合8min，第三批投料后在75℃捏合两段，每段10min，第四批投料后在75℃捏合两段，每段5min。
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