CN108467329A - 一种高激光感度的cl-20炸药及其制备方法 - Google Patents

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王亮
李勇
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    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
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Abstract

本发明公开了一种高激光感度的CL‑20炸药及其制备方法，具体为将粒度为亚微米级的CL‑20炸药与激光吸收中心在溶剂中均匀混合，混合的粉体经过过滤、干燥得到含有激光吸收中心的CL‑20炸药，然后将其压制成药柱，即得到高激光感度的CL‑20炸药。采用该方法制备的CL‑20炸药可以在较低能量的激光作用下直接起爆，降低了对输入激光的能量要求，减少了激光器的体积，可以通过光纤激光输入。

Description

一种高激光感度的CL-20炸药及其制备方法
技术领域
本发明涉及含能材料技术领域，具体涉及一种高激光感度的CL-20炸药及其制备方法。
背景技术
随着电子技术的迅猛发展，各种先进的电子装备在战场的运用，使得未来战争将会是在各种复杂多变的电磁环境交织下进行的信息化战争。战场的电磁效应直接影响着武器装备战斗效能的发挥。所以，武器装备的抗电磁能力强弱，决定了战场的生存能力。目前，我国武器系统大量使用的电起爆方式火工品抗强电磁干扰能力较差，因而不能保证火工品的高安全性。现代战场的复杂电磁环境要求武器系统需要具备更高的安全性和可靠性，而激光起爆技术由于采用光纤传输能量，具备很高的抗电磁干扰能力和起爆可靠性，是未来起爆技术的重点发展方向。
缺乏激光敏感的钝感炸药是制约激光起爆技术发展的瓶颈。传统的低感度猛炸药的对光的吸收性能较差，难以直接采用激光起爆。至今，只有太安和RDX两种猛炸药能被激光起爆，但其起爆所需的激光能量太高，难以满足光纤传能的需求。虽然新合成的光敏感炸药能够降低激光起爆的能量，但是这些光敏感炸药都是各种金属的配位化合物，其机械感度都很高，难以满足现代武器对钝感炸药的需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术缺点，提供一种高激光感度的CL-20炸药及其制备方法，采用该方法制备的CL-20炸药可以在较低能量的激光作用下直接起爆，降低了对输入激光的能量要求，减少了激光器的体积，可以通过光纤激光输入，为激光直接起爆炸药的工程化应用奠定了基础。
为了达到上述技术效果，本发明采取以下技术方案：
本发明提供了一种高激光感度的CL-20炸药的制备方法，将粒度为亚微米级大小的CL-20炸药与激光吸收中心在溶剂中均匀混合，混合的粉体经过过滤、干燥得到含有激光吸收中心的钝感CL-20炸药，然后将其压制成药柱，即得到高激光感度的CL-20炸药。
进一步的，所述CL-20炸药的粒度为200nm～2μm，纯度大于99％。
进一步的，所述激光吸收中心的材料选自铝粉、锆粉、镍粉或钛粉中的任意一种，所述激光吸收中心的粒径为40～200nm，所述激光吸收中心的重量不大于所述CL-20炸药重量的5％。
进一步的，所述溶剂选自无水乙醇、正己烷、水、环己烷、二甲苯中的任意一种。
其中选用的溶剂不能溶解CL-20并且与激光吸收中心的材料不发生化学反应。
进一步的，所述混合方法选自磁力搅拌、机械搅拌、超声混合中的任意一种。
进一步的，所述压制方法为等静压压制或模具压制方法，药柱的形状为圆柱形，药柱的密度为1.3～2.0g/cm3。
进一步的，所述高激光感度的CL-20炸药采用激光进行起爆，所述激光为脉冲激光，激光的波长范围为200～1500nm。
进一步的，所述起爆方法具体为将药柱装在炸药壳体中，然后用激光对药柱进行辐照。
本发明还提供了一种采用所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法制备得到的高激光感度的CL-20炸药。
下面对本发明做进一步的解释和说明，CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)是一种笼形结构的高能炸药，被认为是现今最具威力的炸药，本发明采用物理方法将CL-20粉体细化到亚微米尺度，将细化的CL-20炸药和纳米级的金属粉体在溶剂中均匀混合，使金属粉体吸附到CL-20炸药颗粒表面形成激光吸收中心。进一步通过过滤、干燥得到具有激光吸收中心的CL-20炸药粉体。其机械感度与纯单质CL-20炸药相当，但激光起爆能量显著降低，所需的激光起爆能量能够降低到45mJ以内，最低的激光起爆能量能够降低到30mJ，完全能够满足光纤传能的需求。
CL-20炸药对激光的吸收率较低，输入的激光能量不能被炸药分子吸收，导致1000mJ的激光能量都不能起爆CL-20炸药。本发明中根据激光波长选用合适的金属纳米颗粒作为激光吸收中心，通过适当的方法将其分散到CL-20炸药颗粒表面，当激光辐照到炸药表面时，激光吸收中心吸收激光能量汽化形成热点，从而起爆炸药。
本发明通过纳米金属粉体与亚微米CL-20炸药的均匀混合，在细化的猛炸药CL-20颗粒表面引入激光吸收中心。在不改变CL-20炸药机械感度的基础上，降低了激光直接起爆所需的能量，有利于实现激光直接起爆技术的光纤连接和武器化应用。
附图说明
图1为本发明制备的高激光感度的CL-20炸药的微观形貌；
图2为本发明实施例1中制备的高激光感度的CL-20的光反射谱；
图3为本发明的实施例4中不同激光吸收中心含量的高激光感度的CL-20炸药的激光起爆能量的曲线图。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。需强调的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明制备的高激光感度的CL-20炸药的微观形貌，其中圆圈圈出的部分为在CL-20中引入的激光吸收中心，可以说明采用本发明的制备方法得到的CL-20中确实含有激光吸收中心并且均匀的分布在CL-20颗粒之间。
图2为本发明实施例1中CL-20炸药和1％含量激光吸收中心的反射光谱图，纯CL-20炸药的光反射率大于90％，大量的激光能量被反射掉，加入1％的激光吸收中心后，反射率降低了约40％，提高了对入射激光的吸收，降低了激光起爆能量。
图3为本发明实施例4中不同激光吸收中心含量的CL-20炸药的激光起爆能量，从图中可以看出当激光活性中心含量为0.5％时，其最小激光起爆能量降到35mJ，并且激光起爆功率都在200mJ以下，由此可以说明本发明制备的高激光感度的CL-20确实能够达到降低激光起爆所需要的能量。
实施例1
称量平均粒径为100nm纳米金属铝粉20mg加入到容积为100ml的烧杯中，用量筒量取30ml的无水乙醇加入到上述烧杯中，在超声波混合设备中分散30min，称量2.0g平均粒度为200nm的机械碾细的CL-20粉体，加入到含铝粉的无水乙醇溶剂中，继续机械搅拌混合5min。将混合好的样品通过滤纸过滤，过滤的粉体在油浴烘箱中60℃烘烤2h，得到含激光吸收中心的CL-20炸药粉体，其微观结构如图1所示。进一步将混合炸药压制成Ф4×4的药柱10个，制备药柱的光反射如图2所示，铝粉的加入显著提高了光吸收。将药柱装在壳体中并用激光对药柱进行辐射，10个样品在1064nm波长、8ns周期、45mJ的近红外激光能量辐照下全部起爆。
实施例2
称量平均粒径为60nm纳米金属锆粉30mg加入到容积为100ml的烧杯中，用量筒量取30ml的水加入到上述烧杯中，在超声波混合设备中分散30min，称量2.0g平均粒度为400nm的机械碾细的CL-20粉体，加入到含锆粉的水溶剂中，继续超声混合5min。将混合好的样品通过滤纸过滤，过滤的粉体在油浴烘箱中60℃烘烤2h，得到含激光吸收中心的CL-20炸药粉体。进一步将混合炸药压制成Ф4×4的药柱10个，将药柱装在壳体中并用激光对药柱进行辐射，10个样品在1064nm波长、8ns周期、45mJ的近红外激光能量辐照下全部起爆。
实施例3
称量平均粒径为150nm纳米金属钛粉15mg加入到容积为100ml的烧杯中，用量筒量取30ml的二甲苯加入到上述烧杯中，称量3.0g平均粒度为1μm的机械碾细的CL-20粉体，加入到上述烧杯中，机械搅拌混合15min。将混合好的样品通过滤纸过滤，过滤的粉体在油浴烘箱中60℃烘烤2h，得到含激光吸收中心的CL-20炸药粉体。进一步将混合炸药压制成Ф4×4的药柱10个，将药柱装在壳体中并用激光对药柱进行辐射，10个样品在1064nm波长、8ns周期、45mJ的近红外激光能量辐照下全部起爆。
实施例4
称量平均粒径约150nm纳米金属镍粉，50ml的环己烷，5.0g粒度为200nm的细化的CL-20粉体，一起加入到200ml的烧杯中加，在机械搅拌混合20min。将混合好的样品通过滤纸过滤，过滤的粉体在油浴烘箱中60℃烘烤2h，制备出激光吸收中心含量分别为0％，0.2％，0.5％，1.0％，2.0％，5.0％的CL-20炸药粉体。进一步将其压制成炸药压制成Ф4×4的药柱，采用1064nm波长、8ns周期的激光起爆不同激光吸收中心含量的CL-20药柱。图3为制备激光吸收中心含量对CL-20炸药激光起爆阈值的影响规律，如图所示，当激光活性中心含量为0.5％时，其最小激光起爆能量降到35mJ。

Claims (9)

1.一种高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，将粒度为亚微米级大小的CL-20炸药与激光吸收中心在溶剂中均匀混合，混合的粉体经过过滤、干燥得到含有激光吸收中心的CL-20炸药，然后将其压制成药柱，即得到高激光感度的CL-20炸药。
2.根据权利要求1所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，所述CL-20炸药的粒度为200nm～2μm，纯度大于99％。
3.根据权利要求1所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，所述激光吸收中心的材料选自铝粉、锆粉、镍粉或钛粉中的任意一种，所述激光吸收中心的粒径为40～200nm，所述激光吸收中心的重量不大于所述CL-20炸药重量的5％。
4.根据权利要求1所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自无水乙醇、正己烷、水、环己烷、二甲苯中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，所述混合方法选自磁力搅拌、机械搅拌、超声混合中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，所述压制方法为等静压压制或模具压制方法，药柱的形状为圆柱形，药柱的密度为1.3～2.0g/cm3。
7.根据权利要求1所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，所述高激光感度的CL-20炸药采用激光进行起爆，所述激光为脉冲激光，激光的波长范围为200～1500nm。
8.根据权利要求7所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法，其特征在于，所述起爆方法具体为将药柱装在炸药壳体中，然后用激光对药柱进行辐照。
9.一种权利要求1～8任意一项所述的高激光感度的CL-20炸药的制备方法制备得到的高激光感度的CL-20炸药。
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