CN110156548B - 一种浇注型高能不敏感炸药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浇注型高能不敏感炸药及其制备方法，针对传统丁羟类浇注PBX炸药能量水平低的问题，本发明引入含能黏合剂和含能增塑剂作为黏合剂体系，通过加入高能炸药和金属燃料组分，所制备的浇注型PBX炸药具有较高的能量特性，该炸药配方的密度大于1.85g/cm³，爆速大于7800m/s，爆炸威力在1.9倍TNT当量以上。同时该炸药配方具有良好的低易损性，尤其是慢速烤燃试验过程中反应温和，反应等级不超过爆燃。

Description

一种浇注型高能不敏感炸药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种浇注型高能不敏感炸药，属于火炸药配方研制领域。

背景技术

武器的安全性和生存能力日益成为人们关注的焦点，不敏感炸药研究一直是世界各国研究的重要方向。随着我国大型航母、战斗、潜艇等武器作战平台的发展，要求武器战斗部装药具有良好的低易损性，其中黏合剂体系是影响浇注PBX炸药易损性的重要因素之一。当前浇注类PBX炸药主要以端羟基聚丁二烯(HTPB)作为黏合剂，该类黏合剂存在含氧量低、与硝酸酯类增塑剂相容性差等缺点，严重影响了弹药系统能量的输出。同时，HTPB受热会发生二次胶联反应，使得药柱变硬、变脆，且热失重过程中呈突跃式变化，不利于炸药配方通过慢速烤燃试验。

端羟基嵌段共聚醚(HTPE)，是聚乙二醇和四氢呋喃的嵌段共聚物，具密度高、正生成热、热稳定性好、与含能组分相容性好等优点。在众多黏合剂中，HTPE是研究较多、相对成熟的品种。在复合固体推进剂领域，以HTPE为基的固体推进剂已被证明具有较好的不敏感特性，尤其是在慢烤试验下反应温和，受到国内外的广泛关注。而在浇注PBX炸药领域，HTPE的应用研究则较少。

与HTPE基浇注PBX炸药相比，HTPE基浇注PBX炸药具有以下优势：(1)HTPE基PBX炸药的能量水平高，其能量可比同类型HTPB基PBX炸药高5～10％。(2)具有良好的不敏感性，尤其是在慢烤条件下反应温和。(3)密度高。(4)在工艺方面，生产HTPE基浇注PBX炸药产品，仅需将HTPB换成HTPE 即可，无需添加新的设备，产品升级迅速。

发明内容

本发明的目的在于克服现有PBX炸药能量水平低，易损性差的问题，提供一种能量高感度低的浇注型HTPE基高聚物粘结炸药。

本发明主要是通过如下技术方案实现的：

一种浇注型高能不敏感炸药及其制备方法，其特征在于：包括质量百分比含量为60％～90％的高能炸药，10％～30％的金属燃料，5％～8％的含能黏合剂，5％～8％的含能增塑剂，0.5％～1.0％的异氰酸酯固化剂， 0.5％～3％的功能助剂，所述功能助剂为催化剂、安定剂、键合剂的组合。

所述高能炸药为奥克托今HMX、黑索今RDX、六硝基六氮杂异伍兹烷HNIW一种或两种的组合。

所述金属燃料为铝粉、镁粉、硼粉、硅粉、铝镁合金、铝硅合金、铝硅合金、铝硼合金、镁硼合金中的一种或几种的组合。

所述含能黏合剂为端羟基嵌段共聚醚HTPE。

所述含能增塑剂为丁基硝酸酯乙基硝胺Bu-NENA、双(2,2二硝基丙醇)缩乙醛/双(2,2二硝基丙醇) 缩甲醛BDNPA/BDNPF、三甲基乙烷三硝酸酯TMETN、丁三醇三硝酸酯BTTN、一缩二乙二醇二硝酸酯 DEGDN中任意一种或两种的组合。

所述异氰酸酯固化剂为多官能度异氰酸酯N-100，或多官能度异氰酸酯N-100与异佛尔酮二异氰酸酯 IPDI、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI的组合。

所述多异氰酸酯中异氰酸酯基与二异氰酸酯中异氰酸酯基的当量数比为1:0～1:2。

所述功能助剂为催化剂、安定剂、键合剂的组合；

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡T12、三苯基铋TPB中的任意一种或混合，其在配方中的含量为 0.01％～0.05％；

所述安定剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N,N’-二苯基对苯二胺中的任意一种或混合，其在配方中的含量为0.05％～1％；

所述键合剂为三乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、乙二撑三胺中的任意一种或几种的组合，其在配方中的含量为0.05％～1％。

本发明一种浇注型高能不敏感炸药的制备方法包含以下几个步骤：

(1)原料预处理

将原材料进行干燥处理，其中所涉及到的固体原材料进行烘干，烘干温度50～55℃，烘干时间不低于 4h；所涉及到的液体材料进行旋蒸处理，旋蒸温度为80～90℃，旋蒸时间为2h。

(2)黏合剂体系的配制

按照配比要求准确称量黏合剂、增塑剂、催化剂、功能助剂，并混合均匀。

(3)捏合

将金属燃料加入配制好的黏合剂中，捏合10～20min后，加入主体炸药后捏合1h，最后加入固化剂继续捏合30min；捏合机桨叶转速为20～40r/min，温度控制在50～55℃，压力控制在-0.1MPa以下。

(4)装药与固化

将药浆在真空、振动条件下浇入模具内，在50℃～60℃条件下，固化4～7天，即可。

本发明选用聚醚类含能黏合剂体系取代惰性的非含能黏合剂体系，通过加入高能炸药和金属燃料组分，所制备的浇注型PBX炸药具有较高的能量特性，该炸药配方的密度大于1.85g/cm³，爆速大于7800m/s，爆炸威力在1.9倍TNT当量以上。与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明采用了聚醚类黏合剂以及含能增塑剂体系，可以大幅提高PBX炸药的能量输出。

(2)本发明选用的黏合剂具有较高的氧含量，能够减少不敏感弹药中氧化剂的用量，相应增加金属粉的用量，提高炸药的储能密度。

(3)本发明选用的黏合剂体系与含能增塑剂有很好的相容性，能够有效避免PBX浇注炸药渗油的问题，同时可以提高炸药的能量输出。

(4)本发明选用黏合剂体系在受热时热分解过程比较缓慢，可在炸药发生爆炸反应前将壳体冲破，降低热刺激条件下发生爆炸的可能性，提高弹药的不敏感性。

具体实施方式

以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明，这些实例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。

以下实施例中：

端羟基嵌段共聚醚：购自黎明化工研究院。

丁基硝酸酯乙基硝胺：购自黎明化工研究院。

双(2,2二硝基丙醇)缩乙醛/双(2,2二硝基丙醇)缩甲醛：购自黎明化工研究院。

铝锌合金燃料：购自唐山威豪有限公司。

三甲基乙烷三硝酸酯：北京理工大学自制。

一缩二乙二醇二硝酸酯：北京理工大学自制。

密度：根据GJB772A-97《试验方法》方法401.2进行测试

慢速烤燃试验：根据《军用混合炸药配方评审适用试验方法汇编》进行测试。

实施例1

表1给出了本发明1#配方组成及性能

表1 1#配方组成及性能

1#配方的密度为1.85g/cm³，爆速为8030m/s，威力为1.92倍TNT，慢烤试验响应等级为燃烧。

制备工艺：将经过干燥预处理后的黏合剂、增塑剂、功能助剂按照配比要求称量入捏合机内，搅拌均匀后，再依次加入金属燃料和主体炸药，真空条件下搅拌20min后，加入异氰酸酯固化剂，继续搅拌30min 使药浆充分混合均匀；将药浆在真空条件下浇入模具中，50℃～60℃固化4～6天，即可。

实施例2

表2 2#配方组成及性能

2#配方的密度为1.90g/cm3，爆速为7862m/s，威力为1.90倍TNT，慢烤试验响应等级为燃烧。

本实施例的制备工艺参照实施例1。

实施例3

表3 3#配方组成及性能

3#配方的密度为1.95g/cm³，爆速为8101m/s，威力为2.07倍TNT，慢烤试验响应等级为燃烧。

本实施例的制备工艺参照实施例1。

实施例4

表4 4#配方组成及性能

4#配方的密度为1.88g/cm³，爆速为7896m/s，威力为2.07倍TNT，慢烤试验响应等级为燃烧。

本实施例的制备工艺参照实施例1。

以上实例仅用于描述本发明，还有很多相似的实例并未列举，应当指出，本发明并不局限于以上实施方案，对于任何形式的变更和修改都涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浇注型高能不敏感炸药，其特征在于：由以下组分组成：质量百分比含量为60％～90％的高能炸药，10％～30％的金属燃料，5％～8％的含能黏合剂，5％～8％的含能增塑剂，0.5％～1.0％的异氰酸酯固化剂，0.5％～3％的功能助剂，所述功能助剂为催化剂、安定剂、键合剂的组合；

所述高能炸药为奥克托今、黑索今、六硝基六氮杂异伍兹烷一种或两种的组合；所述含能黏合剂为端羟基嵌段共聚醚；所述含能增塑剂为丁基硝酸酯乙基硝胺、双(2,2二硝基丙醇)缩乙醛/双(2,2二硝基丙醇)缩甲醛、三甲基乙烷三硝酸酯、丁三醇三硝酸酯、一缩二乙二醇二硝酸酯中任意一种或两种的组合；

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、三苯基铋中的任意一种或混合，其在配方中的含量为0.005％～0.05％；

所述安定剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N,N’-二苯基对苯二胺中的任意一种或混合，其在配方中的含量为0.05％～0.1％；

所述键合剂为三乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、乙二撑三胺中的任意一种或几种的组合，其在配方中的含量为0.05％～1％。

2.根据权利要求1所述一种浇注型高能不敏感炸药，其特征在于所述金属燃料为铝粉、镁粉、硼粉、硅粉、铝镁合金、铝硅合金、铝硼合金、镁硼合金中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述一种浇注型高能不敏感炸药，其特征在于所述异氰酸酯固化剂为多官能度异氰酸酯，或多官能度异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的组合。

4.根据权利要求3所述一种浇注型高能不敏感炸药，其中，多官能度异氰酸酯中异氰酸酯基与异佛尔酮二异氰酸酯中异氰酸酯基的当量数比为1:0～1:2。

5.根据权利要求1-4之一所述一种浇注型高能不敏感炸药的制备方法，其特征在于包含以下几个步骤：

(1)原料预处理

将原材料进行干燥处理，其中所涉及到的固体原材料进行烘干，烘干温度50～55℃，烘干时间不低于4h；所涉及到的液体材料进行旋蒸处理，旋蒸温度为80～90℃，旋蒸时间为2h；

(2)黏合剂体系的配制

按照配比要求准确称量含能黏合剂、含能增塑剂、功能助剂，并混合均匀；

(3)捏合

将金属燃料加入配制好的含能黏合剂中，捏合10～20min后，加入高能炸药后捏合1h，最后加入异氰酸酯固化剂继续捏合30min；捏合机桨叶转速为20～40r/min，温度控制在50～55℃，压力控制在-0.1MPa以下；

(4)装药与固化

将药浆在真空、振动条件下浇入模具内，在50℃～60℃条件下，固化4～7天，即可。