CN109206283A

CN109206283A - 一种热固性低易损炸药及其制备方法

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Publication number: CN109206283A
Application number: CN201810216443.2A
Authority: CN
Inventors: 熊伟强; 曹仕瑾; 朱雯娟; 王鹏; 李忠友; 张天福; 张艳; 赵新岩; 高扬
Original assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Current assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-01-15

Abstract

一种热固性低易损炸药及其制备方法，包括如下组份:炸药,52%～64%；金属燃料,25%～37%；粘结剂,4%～9%；增塑剂,2%～6%;固化剂,0.5～3%；降感剂,0.1%～1%。本发明工艺性能优良，流动流平性较好，5h的粘度小于500Pa•s，屈服值小于200Pa；密度大于1.8g/cm³，爆速大于7600m/s，爆热大于6800kJ/mol，爆压大于22GPa；摩擦感度小于40%，撞击感度小于20%；快速烤燃试验、慢速烤燃试验、子弹撞击试验响应等级均为燃烧，雷管试验与隔板试验的结果均为无爆轰，本发明的能量性能与低易损性能均优于美国PBXN‑109配方。

Description

一种热固性低易损炸药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种热固性低易损炸药，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炸药配配方。PBXN-109是美国海军最具代表性的、以浇注固化方法成型的爆破/破片战斗部装药，用于Mk-80系列通用炸弹、BLU-109/B侵彻战斗部和企鹅反舰导弹中，组成为RDX（黑索今）64%，Al(铝粉)20%、HTPB（端羟基聚丁二烯）粘结剂为16%。PBXIH-135是美国海军另一种典型高能不敏感炸药，由HMX（奥克托今）、Al、HTPB组成，通过所有EIDS试验，并装填了BLU-118B钻地弹。AFX-757炸药密度为1.84g/cm³，爆速为6080m/s，理论能量为17.778kJ/cm³，其组成为RDX25%，Al33%、AP30%，HTPB/DOA(端羟基聚丁二烯/己二酸二辛酯)为12%。法国的B2211D配方组成为RDX20%，Al16%，AP40%，HTPB24%，其密度为1.8g/cm³，爆速为5640，通过所有EIDS（极不敏感物质）试验。澳大利亚的PBXW-115配方组成为RDX20%，Al25%，AP43%，HTPB12%，是一种水下不敏感炸药，其密度为1.795g/cm3，爆速为5640 m/s。法国的B2245B配方组成为NTO（3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮）8%，I-RDX（降感黑索今）12%，AP（高氯酸铵）43%，Al25%，HTPB12%，其密度为1.8g/cm³，爆速为5640，通过所有EIDS试验。现有技术存在的不足在于：能量与低易损性能存在矛盾，不能兼顾。

发明内容

本发明解决的问题是克服现有技术的不足，提供了一种工艺性能较好，密度、能量较高，安全性能与低易损性能较好的热固性低易损炸药。

本发明的目的还在于提供了上述热固性低易损炸药的制备方法。

本发明为获得综合性能较优异的热固性低易损炸药，引入了高能炸药与钝感粘合剂体系。为了达到上述的技术效果，本发明的技术方案包括如下质量配比的组分：

炸药：52%～64%

金属燃料：25%～37%；

粘结剂：4%～9%；

增塑剂：2%～6%;

固化剂：0.5～3%；

降感剂：0.1%～1%。

本发明所述组份的优选配比为：

炸药：52%～63%；

金属燃料：25%～36%；

粘结剂：5%～9%；

增塑剂：4%～6%；

固化剂：0.5～3%；

降感剂：0.1%～1%。

所述炸药为主炸药和辅助炸药。所述主炸药的含量占炸药总量的60%～70%，辅助炸药的含量占炸药总量的30%～40%；炸药采取了颗粒级配，粗颗粒的炸药粒度d₅₀为200～300μm，占炸药总质量的60%～80%，细颗粒的炸药粒度d₅₀为60～120μm，占炸药总质量的20%～40%，炸药颗粒晶形为球形或类球形。

所述主炸药为TKX-50（1,1' -二羟基- 5,5'-联四唑二羟胺盐），辅助炸药为FOX-7（1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯）、HMX（奥克托今）、KDN（二硝酰胺钾）中的一种或组合。

所述的燃料为镁铝合金，Al粉、镁粉、硼粉、硼铝合金、硼镁合金、硅粉、钛粉，锆粉中的一种或组合。所述的燃料其粒度d50为1～10μm，燃料颗粒为球形或类球形。

所述的粘结剂为HTPB（端羟基聚丁二烯）、HTPE（端羟基聚醚）、HTCE（端羟基聚己内酯与聚四氢呋喃醚的接枝嵌段共聚物）、BAMO-THF（端羟基聚环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚）中的一种或组合。

所述增塑剂为DOS（癸二酸二辛酯），DOA（己二酸二辛酯），ATBC（乙酰柠檬酸三丁酯）、BuNENA（N-丁基硝氧乙基硝胺）、BDNPF/A（双(2, 2–二硝基丙基)缩甲醛和双(2, 2–二硝基丙基)缩乙醛组成的混合物）一种或组合。

所述固化剂为IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）、TDI（甲苯二异氰酸酯）、HDI（六次甲基多异氰酸酯）、N-100（改性六次甲基多异氰酸酯）的一种或组合。

所述降感剂为BA（聚苯胺）、PER（丙烯酰胺与丙烯酸酯季铵盐的共聚物），PPP（聚对苯）、 BAC（掺杂石墨的聚苯胺）、石墨烯中的一种或组合。

发明的制备工艺包括：

（1）将所述组分按上述所选定配方比例称量；

（2）将上述组分放入立式混合机中进行混合，混合温度40℃~60℃，混合时间70min~110min，得料浆；

（3）将料浆真空浇注到模具中或战斗部中，然后放在40℃~70℃油浴烘箱中固化4~8天。

除有说明外，本发明中采用的比例为质量配比。

本发明采用钝感粘合剂体系，高能钝感炸药TKX-50，使混合炸药配方的能量性能及低易损性能显著提高，快速烤燃试验、慢速烤燃试验、子弹撞击试验响应等级均为燃烧，雷管试验与隔板试验的结果均为无爆轰。本发明与现有技术相比，具有以下优势：

（1）本发明的热固性低易损炸药具有良好的工艺性能，药浆流动流平性好，5h的粘度小于500Pa•s，屈服值小于200Pa；

（2）本发明的热固性低易损炸药具有良好的安全性能；撞击感度小于20%，摩擦感度低于40%；其中摩擦感度的测试条件为3.92MPa，90°，撞击感度的测试条件为10kg锤，25cm落高；

（3）本发明的热固性低易损炸药具有良好的能量性能，其密度大于1.8g/cm³，爆速大于7600m/s，爆热大于6800kJ/mol；爆压大于22GP；

（4）本发明的热固性低易损炸药具有良好的低易损性能，快速烤燃试验、慢速烤燃试验、子弹撞击试验等试验的响应等级均为燃烧，雷管实验的结果为无爆轰，隔板试验的结果为无爆轰，热固性低易损炸药的能量性能与低易损性能均优于美国PBXN-109配方。

具体实施方式

实施例1

一种热固性低易损炸药，其配方组成（按质量百分比计算）如下：

主炸药：TKX-50，43%；d₅₀为286μm；

辅助炸药：KDN，10%，d₅₀为96μm；FOX-7，10%，d₅₀为100μm；

燃料：Al（铝粉），25%，d₅₀为5μm；

粘结剂：HTPB，4.5%；

增塑剂：DOA，4.5%；

固化剂：IPDI，2.0%；

降感剂：聚对苯与掺杂石墨的聚苯胺，0.5%；石墨烯，0.5%。

制备工艺：

（1）将所述组分按上述所选定配方比例称量；

（2）将上述组分放入立式混合机中进行混合，混合温度60℃，混合时间90min，得料浆；

（3）将料浆真空浇注到模具中或战斗部中，然后放在60℃油浴烘箱中固化7天。

本发明性能如下：

工艺性能：

项目	1h	3h	5h
				τy，Pa	73.0	78.8	112.0
η,Pa·s	272.6	370.8	420.4

能量性能：密度为1.812g/cm³，爆速为7888m/s，爆热为6858.1kJ/mol，爆压为24.7GPa；

安全性能：摩擦感度为28%，撞击感度为12%；

低易损性能：快速烤燃试验、慢速烤燃试验、子弹撞击试验等试验的响应等级均为燃烧；雷管实验的结果为无爆轰，隔板试验的结果为无爆轰。

实施例2

主炸药：TKX-50，36%，d₅₀为286μm；

辅助炸药：FOX-7，10%，d₅₀为100μm ；KDN，12%，d₅₀为96μm；

燃料：镁铝合金，30%，d₅₀为4μm；

粘结剂：HTPE，5.0%；

增塑剂：BuNENA，4.5%；

固化剂：IPDI与N-100，1.8%；

降感剂：掺杂石墨的聚苯胺，0.4%；石墨烯，0.3%；。

制备工艺：

（1）将所述组分按上述所选定配方比例称量；

（2）将上述组分放入立式混合机中进行混合，混合温度50℃，混合时间100min，得料浆；

（3）将料浆真空浇注到模具中或战斗部中，然后放在50℃油浴烘箱中固化8天。

本发明性能如下：

工艺性能：

项目	1h	3h	5h
				τy，Pa	69.0	72.8	93.0
η,Pa·s	258.6	338.8	411.4

能量性能：密度为1.96g/cm³，爆速为7850m/s；爆热，6986kJ/mol；爆压为24.3GPa；

安全性能：摩擦感度为36%，撞击感度为16%；

低易损性能：快速烤燃试验、慢速烤燃试验、子弹撞击试验等试验响应等级均为燃烧；雷管实验的结果为无爆轰，隔板试验的结果为无爆轰。

实施例3

主炸药：TKX-50，35%，d₅₀为286μm；

辅助炸药：FOX-7，17%，d₅₀为100μm；

燃料：硼铝合金，36%，d₅₀为5μm；

粘结剂：HTCE，4.5%；

增塑剂：BDNPF/A，5.5%；

固化剂：IPDI与N-100，1.5%；

降感剂：丙烯酰胺与丙烯酸酯季铵盐的共聚物与聚对苯，0.5%。

制备工艺：

（1）将所述组分按上述所选定配方比例称量；

（2）将上述组分放入立式混合机中进行混合，混合温度60℃，混合时间100min，得料浆；

（3）将料浆真空浇注到模具中或战斗部中，然后放在70℃油浴烘箱中固化4天。

本发明炸药性能如下：

工艺性能：

项目	1h	3h	5h
				τy，Pa	71.2	74.8	100.8
η,Pa·s	260.6	358.8	434.4

能量性能：密度为2.0g/cm³，爆速为7815m/s；爆热为7135kJ/mol；爆压24.0GPa；

安全性能：摩擦感度为20%，撞击感度为12%；

低易损性能：快速烤燃试验、慢速烤燃试验、子弹撞击试验等响应等级均为燃烧；，雷管实验的结果为无爆轰，隔板试验的结果为无爆轰。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims

1.一种热固性低易损炸药，其特征在于包括如下质量配比的组份：

炸药：52%～64%；

金属燃料：25%～37%；

粘结剂：4%～9%；

增塑剂：2%～6%;

固化剂：0.5～3%；

降感剂：0.1%～1%。

2.根据权利要求1所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于：所述组份的配比为：

炸药：52%～63%；

金属燃料：25%～36%；

粘结剂：5%～9%；

增塑剂：4%～6%；

固化剂：0.5～3%；

降感剂：0.1%～1%。

3.根据权利要求1或2所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于：所述炸药为主炸药和辅助炸药，主炸药的含量占炸药总质量的60%～70%，辅助炸药的含量占炸药总质量的30%～40%；炸药采取了颗粒级配，粗颗粒的炸药粒度d₅₀为200～300μm，占炸药总质量的60%～80%，细颗粒的炸药粒度d₅₀为60～120μm，占炸药总质量的20%～40%，炸药颗粒晶形为球形或类球形。

4.根据权利要求3所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于所述主炸药为1,1' -二羟基- 5,5'-联四唑二羟胺盐（TKX-50），辅助炸药为1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）、奥克托今（HMX）、二硝酰胺钾（KDN）中的一种或组合。

5.根据权利要求1或2所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于：所述金属燃料为镁铝合金、Al粉、镁粉、硼粉、硼铝合金、硼镁合金、硅粉、钛粉，锆粉中的一种或组合；所述金属燃料的粒度d₅₀为1～10μm，燃料颗粒为球形或类球形。

6.根据权利要求1或2所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于：所述的粘结剂为端羟基聚丁二烯（HTPB）、端羟基聚醚（HTPE）、端羟基聚己内酯与聚四氢呋喃醚的接枝嵌段共聚物（HTCE）、端羟基聚环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚（BAMO-THF）中的一种或组合。

7.根据权利要求1或2所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于：所述增塑剂为癸二酸二辛酯（DOS）、己二酸二辛酯（DOA）、乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）、N-丁基硝氧乙基硝胺（BuNENA）、双(2, 2–二硝基丙基)缩甲醛和双(2, 2–二硝基丙基)缩乙醛组成的混合物（BDNPF/A）一种或组合。

8.根据权利要求1或2所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于：所述固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、六次甲基多异氰酸酯（HDI）、改性六次甲基多异氰酸酯（N-100）的一种或组合。

9.根据权利要求1或2所述的一种热固性低易损炸药，其特征在于：所述降感剂为聚苯胺（BA）、丙烯酰胺与丙烯酸酯季铵盐的共聚物（PER）、聚对苯(PPP）、掺杂石墨的聚苯胺(BAC）、石墨烯中的一种或组合。

10.根据权利要求1至9所述的一种热固性低易损炸药的制备方法，其特征在于包括：

（1）将所述组分按上述所选定配方比例称量；