CN109186391A - 一种销毁未爆弹用可燃胶及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种销毁未爆弹用可燃胶及其制备方法与应用，所述销毁未爆弹用可燃胶包括质量比为15~20∶100的胶体粘结剂与复合铝热剂颗粒，其是通过在≤3mm的复合铝热剂颗粒的外表面包覆胶体粘结剂制得的；所述胶体粘接剂包括23~30wt%的液态丁腈橡胶、18~23wt%的KNO3、43~57wt%的火棉胶和2~4wt%的Mg粉。本发明首先将复合铝热剂粉末制成颗粒，再用胶体粘结剂包覆在复合铝热颗粒外表面，制得可燃胶，制备方法简便，易于操作，使复合铝热剂中的铝粉与氧化物紧密接触，提高反应蔓延速率，反应更为稳定，灼穿能力增强，改善了复合铝热剂的传统应用方式，摆脱模具的限制，扩大复合铝热剂的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种可燃胶，具体地说是涉及一种销毁未爆弹用可燃胶及其制备方法与应用。
背景技术
随着实战化训练的大量开展，未爆弹药的产生与销毁一直存在极大的安全隐患，特别是是小型未爆弹药由于应用基数大，产生的未爆弹数量多，并且具有质量轻，回收价值较小，爆炸杀伤范围小，壳体较薄等特点，往往采用就地销毁的处理方式。常规弹药的销毁方法大致可以分为爆炸法、燃烧法、分解法三大类，一般在报废弹药仍然具有较高的安全性、在运输和处理过程中不会产生爆炸的情况下才能使用这三种方法，而对一些安全隐患高、不方便移动或预处理的弹药，仍然缺乏更加安全、高效的处理方法。
鉴于上述弊端，近年出现一种新的销毁方法即金属熔流销毁法，该方法是采用复合高热剂制成的燃烧剂作为销毁弹装药药剂，燃烧剂经点燃后能产生高温熔融金属流体，该金属流体能够熔穿未爆弹壳体，引燃未爆弹内部炸药，直到未爆弹内的炸药燃烧完毕，从而将未爆弹销毁。
当前，应用于金属熔流销毁法的药剂较少，通常采用铝热剂，即将铝粉与金属氧化物复合，两者发生自蔓延反应（SHS），释放大量的热，产生的高温熔融产物不仅能够熔穿金属，还能够引燃内部装药，因此铝热剂在弹药销毁中拥有广阔的应用前景。然而，Al粉与金属氧化物发生自蔓延反应后，生成熔融液态金属单质和Al2O3，生成的金属单质容易以金属颗粒形态分散在熔渣中，不利于熔穿金属与温度保持。
此外，由于铝热剂以粉体形式存在，在使用其处理未爆弹时，需要采用特制的模具对药粉进行固型，步骤繁琐，耗时耗力，还增加生产成本，为工业生产铝热剂带来新的压力，也限制了铝热剂的广泛应用。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种销毁未爆弹用可燃胶。
本发明的目的之二是提供一种销毁未爆弹用可燃胶的制备方法。
本发明的目的之三是提供一种销毁未爆弹用可燃胶的应用。
本发明的目的之一是这样实现的：
一种销毁未爆弹用可燃胶，其包括质量比为15~20∶100的胶体粘结剂与复合铝热剂颗粒，其是通过在≤3mm的复合铝热剂颗粒的外表面包覆胶体粘结剂制得的；
所述胶体粘接剂包括23~30wt%的液态丁腈橡胶、18~23wt%的KNO3、43~57wt%的火棉胶和2~4wt%的Mg粉。
所述胶体粘接剂是采用下述方法制得的：
（a）按照23~30wt%的液态丁腈橡胶、18~23wt%的KNO3、43~57wt%的火棉胶和2~4wt%的Mg粉的比例分别称取丁腈橡胶、KNO3、火棉胶和Mg粉，待用；
（b）将KNO3研磨成粉，将液态丁腈橡胶与KNO3混合均匀，得到第一混合物；
（c）向第一混合物中加入火棉胶，混合均匀，得到第二混合物；
（d）向第二混合物中加入Mg粉，混合均匀，即得胶体粘接剂。
优选地，选用80~140目的KNO3，并在使用时将其研磨成粉。
优选地，所述液态丁腈橡胶、KNO3、火棉胶和Mg粉的质量比为4∶3∶7∶1。
所述复合铝热剂包括下述组分：17.9wt%铝粉、17.5wt%Fe3O4粉末、8.2wt%KNO3粉末、22.3wt%CuO粉末和17.6wt%Cr2O3粉末；所述复合铝热剂颗粒是将所述复合铝热剂与明胶水溶液混合制粒而得。
所述明胶水溶液的浓度为9~13wt%。
优选地，所述复合铝热剂与所述明胶水溶液的质量比为4.175∶1。
所述复合铝热剂是采用下述方法制成的：按前述质量比称取80~140目的铝粉、Fe3O4粉末、KNO3粉末、CuO粉末和Cr2O3粉末，并混合均匀，得到混合物，干燥，即得复合铝热剂。
优选地，干燥温度为75~85℃，干燥时间为2~3h；优选地，在75℃下干燥2h；更优选地，在75℃恒温箱中干燥2h。
本发明的目的之二是这样实现的：
一种销毁未爆弹用可燃胶的制备方法，包括如下步骤：
（a）将复合铝热剂粉末与9~13wt%的明胶水溶液按质量比为100∶20~25混合，制成粘结湿粉，采用湿法制粒将粘结湿粉制成≤3mm的复合铝热剂颗粒；
（b）在所述复合铝热剂颗粒的外表面包覆胶体粘接剂，所述胶体粘接剂与所述复合铝热剂颗粒的质量比为15~20∶100；所述胶体粘接剂包括23~30wt%的液态丁腈橡胶、18~23wt%的KNO3、43~57wt%的火棉胶和2~4wt%的Mg粉。
所述胶体粘接剂是采用下述方法制得的：
（a）按照23~30wt%的液态丁腈橡胶、18~23wt%的KNO3、43~57wt%的火棉胶和2~4wt%的Mg粉的比例分别称取丁腈橡胶、KNO3、火棉胶和Mg粉，待用；
（b）将KNO3研磨成粉，将丁腈橡胶与KNO3混合均匀，得到第一混合物；
（c）向第一混合物中加入火棉胶，混合均匀，得到第二混合物；
（d）向第二混合物中加入Mg粉，混合均匀，即得胶体粘接剂。
优选地，选用80~140目的KNO3，并在使用时将其研磨成粉。
优选地，所述橡胶、KNO3、火棉胶和Mg粉的质量比为4∶3∶7∶1。
优选地，将所述铝热剂制成1~2mm的颗粒。
优选地，所述复合铝热剂包括17.9wt%铝粉、17.5wt%Fe3O4粉末、8.2wt%KNO3粉末、22.3wt%CuO粉末和17.6wt%Cr2O3粉末。
所述复合铝热剂是采用下述方法制成的：按前述质量比称取80~140目的铝粉、Fe3O4粉末、KNO3粉末、CuO粉末和Cr2O3粉末，并混合均匀，得到混合物，干燥，即得复合铝热剂。
优选地，所述复合铝热剂与所述明胶水溶液的质量比为4.175∶1。
优选地，步骤（b）中，干燥温度为75~85℃，干燥时间为2~3h；优选地，在75℃下干燥2h；更优选地，在75℃恒温箱中干燥2h。
本发明的目的之三是这样实现的：
一种销毁未爆弹用可燃胶在销毁作业中的应用，将所述销毁未爆弹用可燃胶涂覆在未爆弹表面，然后将所述可燃胶点燃。
优选地，所述可燃胶的涂覆厚度为3~4cm。
本发明首先将复合铝热剂粉末制成颗粒，再用胶体粘结剂包覆在复合铝热颗粒外表面，制得可燃胶，使复合铝热剂中的铝粉与氧化物紧密接触，提高反应蔓延速率，反应更为稳定，灼穿能力增强。
本发明方法简便，易于操作，改善了复合铝热剂的传统应用方式，无需采用特定的模具使复合铝热剂成型，摆脱模具的限制，扩大复合铝热剂的应用领域。在实际使用过程中，可直接将可燃胶涂覆在未爆弹表面并点燃，即可实现未爆弹的处理。
附图说明
图1是实施例1~3及对比例1~2所制备的复合铝热剂颗粒的脆碎度曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，下述实施例仅作为说明，并不以任何方式限制本发明的保护范围。
在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法，实施例中所用试剂均为分析纯或化学纯，且均可市购或通过本领域普通技术人员熟知的方法制备。下述实施例均实现了本发明的目的。
实施例1
分别称量颗粒度为80~140目的17.9g铝粉、17.5gFe3O4、22.3gCuO、17.6gCr2O3和8.2gKNO3，将这五种组分加入混料机混合均匀得到混合物，将混合物放入75℃~85℃恒温箱，烘干2~3h后取出，即得复合铝热剂。
将1.8g明胶颗粒放入18.2g水中，一边用电磁搅拌，一边进行70℃~80℃水浴加热，直至完全形成胶状，降至常温，制成明胶水溶液。
将复合铝热剂加入明胶溶液中，用搅拌机进行搅拌，直至混合均匀，制备得到粘结湿粉。将粘结湿粉放入湿法制粒装置（挤出滚圆机）中，制得1~2mm圆球型复合铝热剂颗粒，并将其在75℃~85℃下烘干12h。
实施例2
将2.2g明胶颗粒放入17.8g水中，制成明胶水溶液；其他步骤与实施例1相同。
实施例3
将2.6g明胶颗粒放入17.4g水中，制成明胶水溶液；其他步骤与实施例1相同。
对比例1
将1g明胶颗粒放入19g水中，制成明胶水溶液；其他步骤与实施例1相同。
对比例2
将1.4g明胶颗粒放入18.6g水中，制成明胶水溶液；其他步骤与实施例1相同。
分别对实施例1~3及对比例1~2所制备的复合铝热剂颗粒进行脆碎度测试，结果如图1所示。
实施例4
分别称取23g分子量在10000以下的液态丁腈橡胶、23g80~140目的KNO3、43g火棉胶和2gMg粉，待用；将KNO3放入研磨机中研磨成粉；将液态丁腈橡胶与KNO3放入混合机混合，搅拌均匀，得到第一混合物；向第一混合物中加入火棉胶，并混合均匀，得到第二混合物；向第二混合物中加入Mg粉，搅拌均匀，即得到胶体粘结剂。
将所制备得到的胶体粘结剂与实施例1制得的复合铝热剂颗粒按质量比为3∶20混合均匀，制得可燃胶。
实施例5
分别称取30g分子量在10000以下的液态丁腈橡胶、23g 80~140目的KNO3、43g火棉胶和4g Mg粉，待用；将KNO3放入研磨机中研磨成粉；将液态丁腈橡胶与KNO3放入混合机混合，搅拌均匀，得到第一混合物；向第一混合物中加入火棉胶，并混合均匀，得到第二混合物；向第二混合物中加入Mg粉，搅拌均匀，即得到胶体粘结剂。
将所制备的胶体粘结剂与实施例3制得的复合铝热剂颗粒按质量比为1∶5混合均匀，制得可燃胶。
对比例3
分别称量颗粒度为80~140目的17.9g铝粉、17.5gFe3O4、22.3gCuO、17.6gCr2O3和8.2gKNO3，将这五种组分加入混料机混合均匀得到混合物，将混合物放入75℃~85℃恒温箱，烘干2~3h后取出，即得复合铝热剂。
分别称取23g分子量在10000以下的液态丁腈橡胶、23g80~140目的KNO3、43g火棉胶和2gMg粉，待用；将KNO3放入研磨机中研磨成粉；将液态丁腈橡胶与KNO3放入混合机混合，搅拌均匀，得到第一混合物；向第一混合物中加入火棉胶，并混合均匀，得到第二混合物；向第二混合物中加入Mg粉，搅拌均匀，即得到胶体粘结剂。
将所制备的胶体粘结剂与复合铝热剂按质量比为1∶5混合均匀，制得可燃胶。
对比例4
分别称取30g分子量在10000以下的液态丁腈橡胶、23g 80~140目的KNO3、43g火棉胶和4gMg粉，待用；将KNO3放入研磨机中研磨成粉；将液态丁腈橡胶与KNO3放入混合机混合，搅拌均匀，得到第一混合物；向第一混合物中加入火棉胶，并混合均匀，得到第二混合物；向第二混合物中加入Mg粉，搅拌均匀，即得到胶体粘结剂。
将所制备的胶体粘结剂与实施例3制得的复合铝热剂颗粒按照质量比为1∶4混合均匀，制得可燃胶。
实施例6
将实施例4、实施例5中所制备的可燃胶在分别对倾斜60度、粗糙度为3.2的铝合金金属板进行粘结性滑动测试，所得实验结果如下表1所示。
表1
实施例7
采用现有未爆弹就地销毁装置的挤出机构将实施例4~5、对比例3~4中所制备的可燃胶分别涂覆在未爆弹药（78式82mm破甲弹）表面，厚度约3cm~4cm，再用未爆弹就地销毁装置的点火机构点燃可燃胶，进行销毁试验，实验结果见下表2所示。
表2
Claims (8)
1.一种销毁未爆弹用可燃胶，其特征在于，包括质量比为15~20∶100的胶体粘结剂与复合铝热剂颗粒，其是通过在≤3mm的复合铝热剂颗粒的外表面包覆胶体粘结剂制得的；所述胶体粘接剂包括23~30wt%的液态丁腈橡胶、18~23wt%的KNO3、43~57wt%的火棉胶和2~4wt%的Mg粉。
2.根据权利要求1所述的销毁未爆弹用可燃胶，其特征在于，所述液态丁腈橡胶、KNO3、火棉胶和Mg粉的质量比为4∶3∶7∶1。
3.根据权利要求1所述的销毁未爆弹用可燃胶，其特征在于，所述复合铝热剂包括下述组分：17.9wt%铝粉、17.5wt%Fe3O4粉末、8.2wt%KNO3粉末、22.3wt%CuO粉末和17.6wt%Cr2O3粉末；所述复合铝热剂颗粒是将所述复合铝热剂与9~13wt%的明胶水溶液按质量比为100∶20~25混合制粒而得。
4.一种销毁未爆弹用可燃胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（a）将复合铝热剂粉末与9~13wt%的明胶水溶液按质量比为100∶20~25混合，制成粘结湿粉，采用湿法制粒将粘结湿粉制成≤3mm的复合铝热剂颗粒；
（b）在所述复合铝热剂颗粒的外表面包覆胶体粘接剂，所述胶体粘接剂与所述复合铝热剂颗粒的质量比为15~20∶100；所述胶体粘接剂包括23~30wt%的液态丁腈橡胶、18~23wt%的KNO3、43~57wt%的火棉胶和2~4wt%的Mg粉。
5.根据权利要求4所述的销毁未爆弹用可燃胶的制备方法，其特征在于，所述胶体粘接剂是采用下述方法制得的：
（a）按照比例分别称取丁腈橡胶、KNO3、火棉胶和Mg粉，待用；
（b）将KNO3研磨成粉，将丁腈橡胶与KNO3混合均匀，得到第一混合物；
（c）向第一混合物中加入火棉胶，混合均匀，得到第二混合物；
（d）向第二混合物中加入Mg粉，混合均匀，即得胶体粘接剂。
6.根据权利要求4所述的销毁未爆弹用可燃胶的制备方法，其特征在于，所述复合铝热剂包括下述组分：17.9wt%铝粉、17.5wt%Fe3O4粉末、8.2wt%KNO3粉末、22.3wt%CuO粉末和17.6wt%Cr2O3粉末。
7.根据权利要求6所述的销毁未爆弹用可燃胶的制备方法，其特征在于，所述复合铝热剂是采用下述方法制成的：按质量比称取80~140目的铝粉、Fe3O4粉末、KNO3粉末、CuO粉末和Cr2O3粉末，并混合均匀，得到混合物，干燥，即得复合铝热剂。
8.一种销毁未爆弹用可燃胶在销毁作业中的应用，其特征在于，将所述销毁未爆弹用可燃胶涂覆在未爆弹表面，然后将所述可燃胶点燃。
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