CN107879867B - 一种高能钝感压装高聚物粘结炸药 - Google Patents

一种高能钝感压装高聚物粘结炸药 Download PDF

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Abstract

一种高能钝感压装高聚物粘结炸药，包括如下重量配比的组份：主体炸药：45%~75%；辅助炸药：5~20%；金属燃料：15~30%；粘结剂：1%~5%；钝感剂：1%~3%；所述主体炸药为TKX‑50。本发明针对现有压装PBX能量性能与低易损性能不能兼顾的问题，引入了高能钝感炸药体系。通过加入高能钝感主体炸药，PBX配方具有良好的能量性能和低易损性能，该炸药配方的爆速大于7500m/s，爆热大于7500J/g，威力大于1.85TNT（2,4,6‑三硝基甲苯），同时该炸药配方的摩擦感度小于20%，撞击感度为0，能通过快速烤燃、慢速烤燃、子弹撞击等低易损试验项目的考核。

Description

一种高能钝感压装高聚物粘结炸药
技术领域
本发明涉及一种高聚物粘结炸药（以下缩写PBX），具体说是一种高能钝感压装高聚物粘结炸药，属于火炸药配方研制领域。
背景技术
自上世纪80年代初提出发展低易损性炸药以来,其相关研究受到世界各国的高度重视,并推出了许多新的低易损性炸药配方。随着美国、北约等特别强调要发展不敏感弹药(IM ),低易损性炸药已经进入大面积推广应用阶段。目前国外研究及应用的低易损炸药主要是分别以高品质黑索今（以下缩写RDX）、高品质奥克托今（以下缩写HMX）、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（以下缩写NTO）、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（以下缩写TATB）、1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（以下缩写FOX-7)、2,2',4,4',6,6'-六硝基二苯基乙烯（以下缩写HNS）为基的PBX以及以2,4-二硝基苯甲醚（以下缩写DNAN）为基的熔铸炸药。国内研制的具有一定低易损性的压装炸药主要是主体炸药为RDX/TATB或HMX/TATB 的混合炸药，TATB的含量通常在20%以上，但上述低易损炸药能量性能都较低，且能量性能与低易损性能不能兼顾。
自2012年Fischer等人报道1,1' - 二羟基- 5,5' - 联四唑二羟胺盐（以下缩写TKX-50）合成以来，TKX-50已引起国内外学者的广泛关注。实验和理论研究表明，TKX-50的能量水平与六硝基六氮杂异伍兹烷（缩写CL-20）相当，但安全性能远高于CL-20，是一种低感高能化合物。德国慕尼黑大学在Klapötke教授的带领下自从2012年合成出TKX-50后，2013年又合成出另一种羟铵离子型化合物3,3’-二硝基-5,5’-联1,2,4-三唑-1,1’-二氧二羟铵（以下缩写MAD-1X），MAD-1X撞击感度大于40J，摩擦感度大于360N，计算爆速为9087m/s。德国慕尼黑大学对这两种低感高能炸药进行爆轰性能表征，通过他们装药的炸药对铜板（一维）、圆柱形铜圆筒（二维）和球形铜圆筒（三维）不同维度几何形状物体的爆轰加速试验，并与相应的RDX和HMX装药实验对比，发现TKX-50和MAD-1X两种低感高能炸药的爆轰性能高于RDX、低于HMX。Steve Nicolich等人对TKX-50的合成进行了改进，并对其相容性与热性能进行了表征，结果表明TKX-50与大部分含能化合物都相容，理论计算结果表明TKX-50的密度为1.877g/cm3，生成焓为193KJ/mol，爆速为9.83km/s。V.P.Sinditskii等人研究了TKX-50的燃烧性能和物理化学性质，TKX-50的爆速（密度1.877g/cm3）为9.19km/s，略低于HMX的（9.23km/s，密度为1.904g/cm3）。
本发明采用高能钝感炸药TKX-50，金属燃料，使混合炸药的能量性能及低易损性得到显著提高，可通过快速烤燃、慢速烤燃试验的与子弹撞击试验的考核，反应响应等级均低于爆燃。
发明内容
本发明克服了现有压装型低易损PBX的能量与低易损性能不能兼顾的问题而提供一种具备较高的能量水平、同时配方保持了较好的低易损性的高能钝感压装高聚物粘结炸药，平衡了压装PBX配方能量与低易损性矛盾的问题。
本发明为获得综合性能优异的PBX配方，引入了高能钝感炸药TKX-50。
为了达到上述的技术效果，本发明的技术方案包括如下重量配比的组份：
主体炸药：45%~75%；
辅助炸药：5~20%；
金属燃料：15~30%；
粘合剂：1%~5%；
钝感剂：1~3%；
所述主体炸药为TKX-50。
为了提高本发明的综合性能，所述辅助炸药为奥克托今（HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)中的一种或组合。
本发明所述金属燃料为铝粉Al、三氢化铝AlH3、镁铝合金、镁粉、硅粉、硼粉、镁硼合金、铝硼合金、锆粉、钛粉中的一种或组合。
本发明所述粘结剂为含氟聚合物（氟含量大于50%）、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的一种或组合。
本发明所述钝感剂为三乙酸甘油酯（TA），己二酸二辛酯（DOA），硬脂酸钙，聚乙烯蜡，氯化石蜡，石蜡中的一种或组合；
本发明所述主体炸药TKX-50采取颗粒级配：粗颗粒TKX-50的粒度为200～300um，占主体炸药总重量的60%～80%；细颗粒TKX-50的粒度为100～200um，占主体炸药总重量的20%～40%。
本发明所述辅助炸药粒度为≤45um。
本发明所述金属燃料的粒度为5～20um。
本发明配方中各组分按规定配比采用直接法工艺制备炸药造型粉。
本发明采用高能钝感炸药TKX-50，金属燃料，使混合炸药的能量性能及低易损性得到显著提高，可通过快速烤燃、慢速烤燃试验的与子弹撞击试验的考核，反应响应等级均低于爆燃。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1）本发明所得的PBX炸药能量高，其爆速大于7500m/s，爆热大于7500J/g，威力大于1.85TNT当量；
2）本发明所得的PBX炸药具有良好的安全性能；撞击感度为0，摩擦感度小于20%，其中摩擦感度的测试条件为3.92MPa，90°，撞击感度的测试条件：锤重10kg，落高为25cm。
3）本发明所得的PBX炸药具有良好的低易损性能，具体如下：
a.枪击感度实验：结果为燃烧；
b.烤燃试验：快速烤燃和慢速烤燃反应等级均为燃烧。
具体实施方式
实施例1
配方（按重量百分比计算）组成如下：
炸药：TKX-50，45%；HMX，20%。
金属燃料：镁铝合金，30%；
粘结剂：F26橡胶，1%；PMMA，0.5%。
钝感剂：TA，0.5%；石蜡，3%。
该炸药的性能如下：
安全性能：摩擦感度（3.92MPa，90°）16%，撞击感度（10kg，25cm）为0；
能量性能：爆速为7920m/s，爆热为9450 J/g，威力为2.2TNT。
低易损性能：快速烤燃试验，慢速烤燃试验与子弹撞击试验的响应等级均为燃烧。
实施例2
配方（按重量百分比计算）组成如下：
炸药组成：TKX-50，75%；HMX，5%。
金属燃料组成：镁硼合金，15%；
粘结剂组成：顺丁橡胶，1%；PTFE，2.0%。
钝感剂：石蜡，1.0%；聚乙烯蜡，1.0%。
该炸药的性能如下：
安全性能：摩擦感度（3.92MPa，90°）8%，撞击感度（10kg，25cm）为0；
能量性能：爆速为8350m/s，爆热为8150 J/g，威力为1.9TNT。
低易损性能：快速烤燃试验，慢速烤燃试验与子弹撞击试验的响应等级均为燃烧。
实施例3
配方（按重量百分比计算）组成如下：
炸药组成：TKX-50，60%；HMX，15%。
金属燃料组成：Al，15%；三氢化铝，5%；
粘结剂组成：丙烯酸酯橡胶，1%；PTFE，1.5%。
钝感剂：DOA，0.5%；聚乙烯蜡，2%。
该炸药的性能如下：
安全性能：摩擦感度（3.92MPa，90°）8%，撞击感度（10kg，25cm）为0；
能量性能：爆速为8220m/s，爆热为8450 J/g，威力为1.94TNT。
低易损性能：快速烤燃试验，慢速烤燃试验与子弹撞击试验的响应等级均为燃烧。
实施例4
配方（按重量百分比计算）组成如下：
炸药组成：TKX-50，60%；HMX，10%。
金属燃料组成：镁铝合金，15%；硅粉，10%
粘结剂组成：F246橡胶，1%；PTFE，2.0%。
钝感剂：氯化石蜡，2.0%。
该炸药的性能如下：
安全性能：摩擦感度（3.92MPa，90°）12%，撞击感度（10kg，25cm）为0；
能量性能：爆速为8080m/s，爆热为8950 J/g，威力为2.05TNT。
低易损性能：快速烤燃试验，慢速烤燃试验与子弹撞击试验的响应等级均为燃烧。
实施例5
配方（按重量百分比计算）组成如下：
炸药组成：TKX-50，47%；HMX，17%。
金属燃料组成：铝硼合金，20%；三氢化铝，8%
粘结剂组成：F246橡胶，2%；PTFE，3.0%。
其他：TA，1.0%；聚乙烯蜡,2.0%。
该炸药的性能如下：
安全性能：摩擦感度（3.92MPa，90°）16%，撞击感度（10kg，25cm）为0；
能量性能：爆速为7850m/s，爆热为9550 J/g，威力为2.2TNT。
低易损性能：快速烤燃试验，慢速烤燃试验与子弹撞击试验的响应等级均为燃烧。
实施例6
配方（按重量百分比计算）组成如下：
炸药组成：TKX-50，60%；HMX，8%。CL-20，5%， DNTF，2%
金属燃料组成：Al，15%；三氢化铝，5%；
粘结剂组成：丙烯酸酯橡胶，1%；PTFE，1.5%。
钝感剂：DOA，0.5%；聚乙烯蜡，2%。
该炸药的性能如下：
安全性能：摩擦感度（3.92MPa，90°）8%，撞击感度（10kg，25cm）为0；
能量性能：爆速为8220m/s，爆热为8450 J/g，威力为1.94TNT。
低易损性能：快速烤燃试验，慢速烤燃试验与子弹撞击试验的响应等级均为燃烧。

Claims (4)

1.一种高能钝感压装高聚物粘结炸药，其特征在于包括如下重量配比的组份：
主体炸药：45%~75%；
辅助炸药：5~20%；
金属燃料：15~30%；
粘结剂：1%~5%；
钝感剂：1%~3%；
所述主体炸药为TKX-50；
所述辅助炸药为奥克托今HMX、六硝基六氮杂异伍兹烷CL-20、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱DNTF中的一种或组合；
所述主体炸药TKX-50采取颗粒级配：粗颗粒TKX-50的粒度为200～300um，占主体炸药总重量的60%～80%；细颗粒TKX-50的粒度为100～200um，占主体炸药总重量的20%～40%；
所述辅助炸药粒度为≤45um；
所述金属燃料的粒度为5～20um。
2.根据权利要求1所述的一种高能钝感压装高聚物粘结炸药，其特征在于：所述金属燃料为铝粉Al、三氢化铝AlH3、镁铝合金、镁粉、硅粉、硼粉、镁硼合金、铝硼合金、锆粉、钛粉中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的一种高能钝感压装高聚物粘结炸药，其特征在于：所述粘结剂为氟含量大于50%的含氟聚合物、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的一种高能钝感压装高聚物粘结炸药，其特征在于：所述钝感剂为三乙酸甘油酯TA，己二酸二辛酯DOA，硬脂酸钙，聚乙烯蜡，氯化石蜡，石蜡中的一种或组合。
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