CN108250004B - 一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于含能领域，具体提供了一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂及其制备方法，该三元乙丙基复合钝感粘结剂包含复合粘结剂和钝感剂；所述复合粘结剂包含粘结剂A和粘结剂B，所述粘结剂A选自丁二烯橡胶、氟橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶和乙烯‑醋酸乙烯共聚物中的至少一种，所述粘结剂B为三元乙丙橡胶；所述钝感剂为微晶蜡。本发明的三元乙丙基复合钝感粘结剂适用于RDX、HMX、CL‑20等高能炸药为基的压装型混合炸药，所制备的混合炸药固含量高、能量高、机械感度低、成型性好，撞击感度≤10％，摩擦感度≤30％，装药密度可达到理论密度的98％以上，且制备方法简单安全、便于质量控制、安定性好。

Description

一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明属于含能材料领域，具体涉及一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂及其制备方法。

背景技术

压装混合炸药具有较好的机械强度、环境适应性，制备、装药工艺简单，可大批量生产，压制成型后可方便装填于形状相对规则的战斗部中，也可直接压制到弹体中成型，而且压装混合炸药广泛用于多种武器的弹丸及导弹战斗部装药，如小口径对空武器、大口径榴弹、火箭弹、攻坚类武器、深侵彻类武器等。

粘结剂体系是压装混合炸药的关键技术，不仅影响炸药的安全性能、成型药柱的力学性能，对其压药成型性和装药密度也有非常重要的影响。此外，粘结剂的性能和含量还会影响爆炸性能、长贮安定性及制备工艺性。所以，压装混合炸药的设计主要是对粘结剂的选择与设计。

对于压装混合炸药，粘结剂的设计原则包括：(1)同混合炸药中的其它组分有良好的物理及化学相容性，且有较长的使用寿命；(2)具有良好的钝感作用，以保证混合炸药的安全性；(3)对炸药颗粒有良好的包覆作用和粘结作用；(4)具有良好的工艺性，能溶于普通有机溶剂，易于成型；(5)模量适中、弹性好，便于压装成型；(6)最好来源广泛，价格低廉。

压装混合炸药常用的粘结剂一般为热塑性高聚物、含氟聚合物、橡胶和弹性体。热塑性高聚物易于溶解和增塑，高温下的塑性好，用于混合炸药中在热压下成型性好、装药密度高；常温下塑性减小，可使成型药柱具有较好的机械强度；热塑性高聚物的缺点是成型药柱耐热性能不够好，如果温度较高，接近高聚物本身的软化点时，药柱强度会下降，有的甚至会产生变形和裂纹。含氟聚合物具有优良的物理、化学稳定性，良好的耐热性和耐老化性，高模量、高密度，有些含氟高分子聚合物含有氯原子、氧原子，可以参加混合炸药的爆炸反应，提高炸药的能量；粘结性能、钝感作用不如橡胶和一些弹性体材料。橡胶具有良好的弹性和粘结性，所以压装型混合炸药粘结剂常选用橡胶和弹性体材料，以保证混合炸药的性能。橡胶种类很多，不同种类的橡胶因其结构不同又各有优点和缺点。比如丁二烯橡胶具有低玻璃化温度、粘弹性好、低温性能好、耐磨性优异等特点，三元乙丙橡胶具有优异的热稳定性和耐老化性能、较好的弹性和低温性能等优点，丁苯橡胶具有良好的耐热性、耐磨性、耐老化性、贮存稳定性等优点，而天然橡胶用于混合炸药成型性能及造粒工艺性均较差。

事实上，单一的粘结剂不可能满足压装混合炸药用粘结剂的所有设计原则。而如何选择合适的粘结剂进行复配以实现优势互补，得到性能较优的复合粘结剂是本领域不断深入研究的问题之一。

发明内容

本发明人通过研究粘结剂对高能炸药的粘结、包覆能力，粘结剂的硬度、导热系数、摩擦系数、比热容对混合炸药机械感度的影响，以及粘结剂的成型性、工艺性等，研制得到一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂，具有良好的粘结、包覆、降感、成型等性能。

本发明的第一方面提供了一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂，该三元乙丙基复合钝感粘结剂包含复合粘结剂和钝感剂；所述复合粘结剂包含粘结剂A和粘结剂B，所述粘结剂A选自丁二烯橡胶、氟橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种，所述粘结剂B为三元乙丙橡胶；所述钝感剂为微晶蜡。

本发明的第二方面提供了一种上述模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)将粘结剂B溶于溶剂，制成粘结剂B溶液；

2)将粘结剂A溶解于溶剂中，并与所述粘结剂B溶液混合均匀；

3)将微晶蜡加热熔融，再与步骤2)得到的混合溶液搅拌混合，得到所述模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的溶液。

本发明的三元乙丙基复合钝感粘结剂适用于RDX、HMX、CL-20等高能炸药为基的压装型混合炸药，所制备的混合炸药固含量高、能量高、机械感度低、成型性好，撞击感度≤10％，摩擦感度≤30％，装药密度可达到理论密度的98％以上，另外，该三元乙丙基复合钝感粘结剂由于采用复合粘结剂，其模量可调，能满足不同类型混合炸药要求，实现混合炸药高装药密度、良好的成型性和安全等性能；并且具有制备工艺简单安全、便于质量控制、安定性好的特点，本发明在高能钝感和不敏感压装混合炸药中具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不用于限制本发明。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂，该三元乙丙基复合钝感粘结剂包含复合粘结剂和钝感剂；所述复合粘结剂包含粘结剂A和粘结剂B，所述粘结剂A选自丁二烯橡胶、氟橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种，所述粘结剂B为三元乙丙橡胶；所述钝感剂为微晶蜡。

根据本发明，所述复合粘结剂与钝感剂的质量比可为0.4～1∶1，优选为0.5～0.8∶1。

优选情况下，所述复合粘结剂中，粘结剂A和粘结剂B的质量比为0.5～5：1。

本发明中，所述微晶蜡优选为80号微晶蜡。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种上述模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)将粘结剂B溶于溶剂，制成粘结剂B溶液；

2)将粘结剂A溶解于溶剂中，并与所述粘结剂B溶液混合均匀；

3)将微晶蜡加热熔融，再与步骤2)得到的混合溶液搅拌混合，得到所述模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的溶液。

本发明中，所述溶剂选自石油醚、正己烷和乙酸乙酯中的至少一种。

步骤1)和步骤2)中的溶剂可以相同或不同，优选情况下，步骤1)中的溶剂为正己烷，步骤2)中的溶剂为石油醚或乙酸乙酯。

根据本发明，步骤1)中，粘结剂B的溶解温度为50～60℃，溶解时间为6～8h。

步骤2)中，粘结剂A的溶解温度为50～60℃，溶解时间为2～6h。

步骤3)中，微晶蜡的熔融温度为90～100℃。

优选情况下，所述粘结剂A、粘结剂B和微晶蜡的总量与溶剂总量的质量比为1∶10～15。

另外，本发明中所述的制备方法还包括干燥步骤，即将步骤3)制得的溶液进行干燥制得三元乙丙基复合钝感粘结剂，但是，通常情况下，三元乙丙基复合钝感粘结剂用于混合炸药时，需要先制成溶液，为了避免不必要麻烦和浪费，将制得的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的溶液直接用于制备混合炸药。

按照本发明的一种优选实施方式，所述模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法包括如下步骤：

(1)溶剂加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后加入三元乙丙橡胶，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为6～8h，直至完全溶解，倒入保温桶中备用；

(2)溶剂加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后加入丁二烯橡胶、氟橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为2～6h，直至完全溶解；

(3)将步骤(1)中配制的三元乙丙橡胶溶液加入溶胶釜中，与步骤(2)中配制的橡胶溶液混合均匀；

(4)微晶蜡加入熔蜡槽中，加热熔融，熔蜡槽的夹套温度为90～100℃；

(5)将熔融后的微晶蜡加入溶胶釜中并搅拌，搅拌20～40min，直至溶液混合混匀，得到所述模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的溶液。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

在以下实施例及对比例中：

根据GJB772A-1997方法601.1爆炸概率法测试各炸药的撞击感度，测试条件为：落锤质量为10±0.01kg；药量为50±1mg；落高250±1cm。

根据GJB772A-1997方法602.1测试各炸药的摩擦感度，测试条件为：药量20±1mg；摆角90±1°；表压3.92±0.07MPa。

根据GJB772A-1997方法401.2药柱(块)密度液体静力称量法测定各炸药的装药密度。

实施例1

本实施例用于说明本发明的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂及其制备方法。

该三元乙丙基复合钝感粘结剂的组分及质量配比为：丁二烯橡胶/三元乙丙橡胶/微晶蜡＝1.68/0.42/3.4。

制备方法包括：称取丁二烯橡胶168g、三元乙丙橡胶42g、微晶蜡340g、正己烷630g、石油醚7600g；正己烷加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把三元乙丙橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间6～8h，直至完全溶解，倒入保温桶中备用；石油醚加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把丁二烯橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为4～6h，直至完全溶解；把配制好的三元乙丙橡胶溶液加入溶胶釜中，与丁二烯橡胶溶液混合均匀；微晶蜡放入熔蜡槽中，加热熔化，夹套温度为90～100℃；将熔化好的微晶蜡加入溶胶釜中并继续搅拌，直至溶液混合混匀。此三元乙丙基复合钝感粘结剂溶液用于CL-20基通用杀爆炸药，炸药配方的组分配比(质量百分比)为CL-20/A1/三元乙丙基复合钝感粘结剂/石墨＝64.1/29.9/5.5/0.5，撞击感度为8％，摩擦感度为20％，装药密度达到理论密度的98％以上。

实施例2

本实施例用于说明本发明的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂及其制备方法。

该模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的组分及配比为：丁二烯橡胶/三元乙丙橡胶/微晶蜡＝1.8/0.6/4.1。

制备方法包括：称取丁二烯橡胶180g、三元乙丙橡胶60g、微晶蜡410g、正己烷900g、石油醚8800g；正己烷加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把三元乙丙橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为6～8h，直至完全溶解，倒入保温桶中备用；石油醚加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把丁二烯橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为4～6h，直至完全溶解；把配制好的三元乙丙橡胶溶液加入溶胶釜中，与丁二烯橡胶溶液混合均匀；微晶蜡放入熔蜡槽中，加热熔化，夹套温度为90～100℃；将熔化好的微晶蜡加入其中并继续搅拌，直至溶液混合混匀。此三元乙丙基复合钝感粘结剂溶液用于HMX基高爆热炸药，炸药配方组分配比(质量百分比)为HMX/A1/三元乙丙基复合钝感粘结剂/石墨＝63/30/6.5/0.5，撞击感度为4％，摩擦感度0％，装药密度达到理论密度的98％以上。

实施例3

该模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的组分及配比为：氟橡胶/三元乙丙橡胶/微晶蜡＝1/1.4/4.1。

制备方法包括：称取氟橡胶100g、三元乙丙橡胶140g、微晶蜡410g、正己烷8200g、乙酸乙酯1500g；正己烷加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把三元乙丙橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为6～8h，直至完全溶解，倒入保温桶中备用；乙酸乙酯加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把氟橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为2～4h，直至完全溶解；把配制好的三元乙丙橡胶溶液加入溶胶釜中，与氟橡胶溶液混合均匀；微晶蜡放入熔蜡槽中，加热熔化，夹套温度为90～100℃；将熔化好的微晶蜡加入其中并继续搅拌，直至溶液混合混匀。此三元乙丙基复合钝感粘结剂溶液用于RDX基金属加速炸药，炸药配方组分配比(质量百分比)为RDX/三元乙丙基复合钝感粘结剂/石墨＝93/6.5/0.5，撞击感度为4％，摩擦感度8％，装药密度达到理论密度的98％以上。

对比例1

复合钝感粘结剂的组分及质量配比为：三元乙丙橡胶/微晶蜡＝2.1/3.4。

制备方法包括：称取三元乙丙橡胶210g、微晶蜡340g、正己烷8230g；正己烷加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把三元乙丙橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间6～8h，直至完全溶解；微晶蜡放入熔蜡槽中，加热熔化，夹套温度为90～100℃；将熔化好的微晶蜡加入溶胶釜中并继续搅拌，直至溶液混合混匀。此复合钝感粘结剂溶液用于CL-20基通用杀爆炸药，炸药配方的组分配比(质量百分比)为CL-20/Al/复合钝感粘结剂/石墨＝64.1/29.9/5.5/0.5，撞击感度为28％，摩擦感度为40％，装药密度达到理论密度的98％以上。

对比例2

复合钝感粘结剂的组分及质量配比为：丁二烯橡胶/微晶蜡＝2.1/3.4。

制备方法包括：称取丁二烯橡胶210g、微晶蜡340g、石油醚8230g；石油醚加入溶胶釜中，开启搅拌并加热，然后把丁二烯橡胶加入，溶胶釜夹套中的热水温度控制在50～60℃，加热溶解时间为4～6h，直至完全溶解；微晶蜡放入熔蜡槽中，加热熔化，夹套温度为90～100℃；将熔化好的微晶蜡加入溶胶釜中并继续搅拌，直至溶液混合混匀。此复合钝感粘结剂溶液用于CL-20基通用杀爆炸药，炸药配方的组分配比(质量百分比)为CL-20/Al/复合钝感粘结剂/石墨＝64.1/29.9/5.5/0.5，撞击感度为4％，摩擦感度为24％，装药密度达到理论密度的95％以上。

由实施例1-3可知，本发明的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂用于以RDX、HMX、CL-20等高能炸药为基的压装型混合炸药，可在炸药晶体表面形成均匀的包覆层，降低混合炸药的机械感度，提高混合炸药的成型性。三元乙丙基复合钝感粘结剂的含量占压装混合炸药体系的3％～8％，明显降低了混合炸药的机械感度，撞击感度≤10％，摩擦感度≤30％，提高了混合炸药的成型性，装药密度可达到理论密度的98％以上。与对比例1-2中采用单组分粘结剂制得的复合钝感粘结剂相比，本发明的三元乙丙基复合钝感粘结剂具有较低的机械感度，且成型性较好。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂，其特征在于，该三元乙丙基复合钝感粘结剂包含复合粘结剂和钝感剂；所述复合粘结剂包含粘结剂A和粘结剂B，所述粘结剂A选自丁二烯橡胶、氟橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种，所述粘结剂B为三元乙丙橡胶；所述钝感剂为微晶蜡；

所述复合粘结剂中，粘结剂A和粘结剂B的质量比为0.5～5∶1。

2.根据权利要求1所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂，其中，所述复合粘结剂与钝感剂的质量比为0.4～1∶1。

3.根据权利要求1所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂，其中，所述微晶蜡为80号微晶蜡。

4.权利要求1-3中任意一项所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)将粘结剂B溶于溶剂，制成粘结剂B溶液；

2)将粘结剂A溶解于溶剂中，并与所述粘结剂B溶液混合均匀；

3)将微晶蜡加热熔融，再与步骤2)得到的混合溶液搅拌混合，得到所述模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的溶液。

5.根据权利要求4所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，其中，所述溶剂选自石油醚、正己烷和乙酸乙酯中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，其中，步骤1)中，粘结剂B的溶解温度为50～60℃，溶解时间为6～8h。

7.根据权利要求4所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，其中，步骤2)中，粘结剂A的溶解温度为50～60℃，溶解时间为2～6h。

8.根据权利要求4所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，其中，步骤3)中，微晶蜡的熔融温度为90～100℃。

9.根据权利要求4所述的模量可调的三元乙丙基复合钝感粘结剂的制备方法，其中，所述粘结剂A、粘结剂B和微晶蜡的总量与溶剂总量的质量比为1∶10～15。

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