CN110343021A - 一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法 - Google Patents

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赵帅
束庆海
吕席卷
石艳松
陈树森
金韶华
陈锟
李丽洁
吴启才
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Abstract

本发明涉及一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，属于含能材料、活性破片材料、高效毁伤领域。本发明将钝感炸药与石墨粉均匀混合，形成具有核壳结构、石墨包覆钝感炸药的复合材料A，将复合材料A与活性金属、钨和聚偏氟乙烯置于全方位行星式球磨机中混合混匀再预压成型；烧结，得到最终产品。该材料作为含能材料，在静态下非常钝感、安全，具有一定的韧性和强度，可直接机械加工，而在高速冲击作用下，发生剧烈的爆炸、燃烧，产生高热高温；作为破片材料，利用高动能，冲击爆炸后释放出的高化学能，可以对目标实施侵彻、内爆、纵火和超压的综合毁伤。该制备方法原料来源广泛，价格低廉；工艺过程简单，成本低，便于批量生产。

Description

一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，属于含能材料、活性破片材料、高效毁伤领域。
背景技术
随着武器装备的升级换代，一种“冲击引发反应”的高能钝感含能材料、活性破片材料——金属/氟聚物复合含能材料正越来越受到人们的关注。作为含能材料，它区别于传统的炸药、烟火药剂，它是由两种及以上的非爆炸性固体烧结而成，静态下非常钝感、安全，且具有一定的韧性和强度，可以直接进行机械加工，而在高速冲击作用下，发生剧烈的爆炸、燃烧，产生高热高温；作为活性破片材料，利用高动能，以及冲击爆炸后释放出的高化学能，可以对巡航导弹、弹道导弹和战斗机等空中目标实施诸如侵彻、内爆、纵火和超压的综合毁伤，大大提高毁伤效果，被广泛地用于制造或改良破片和药形罩。
过去报道的金属/氟聚物复合含能材料大多以铝和聚四氟乙烯(Al/PTFE)作为主要成分，其冲击反应响应慢，对易脆性目标(如雷达天线罩、隐身飞机壳体等)的毁伤面积小。为了提高其反应活性、响应灵敏性，进一步提高毁伤的效能，向组分中加入了高能钝感炸药，并改用了一些其它活性金属加以适配，制备了高能钝感炸药基活性含能材料。
发明内容
本发明的目的是为了提高现有金属/氟聚物复合含能材料的反应活性和响应灵敏性，进一步提高侵彻和爆炸的威力，提供了一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，该方法采用包覆、混粉、模压、烧结工艺，过程简单，无特殊工艺要求。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一：将钝感炸药与石墨粉在真空分散机中均匀混合，形成具有核壳结构、石墨包覆钝感炸药的复合材料A；所述石墨粉的质量分数为钝感炸药与石墨粉总质量的0.5％；
步骤二：将步骤一中复合材料A与活性金属、钨和聚偏氟乙烯置于全方位行星式球磨机中混合混匀。所述复合材料A、活性金属、钨粉和聚偏氟乙烯的质量为总质量，其中，复合材料A的质量为总质量的3～10％；活性金属的质量为总质量的15～50％；钨粉的质量为总质量的10～50％；聚偏氟乙烯的质量为总质量的20～75％；
步骤三：将步骤二所得的均匀粉末置于模具中，预压成型；
步骤四：将步骤三得到的预压成型试件进行烧结，得到最终产品。
步骤一所说钝感炸药为NTO、TATB、FOX-7、TNT。
步骤二所述的活性金属为铝粉、镁粉、硅粉、钛粉；所述的混合时长为1h～5h。
步骤二所述的预压压强为10～50MPa。
步骤三所述的烧结温度为170～190℃，烧结时长为2～4h。
有益效果
1、一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，采用高能炸药、铝粉、镁粉、钛粉、硅粉、钨粉以及聚偏氟乙烯粉为原料，成本可控；采用常规的包覆、混粉、模压、烧结工艺，过程简单，适宜批量生产。
2、本发明制备的高能钝感炸药基活性含能材料，相对于过去报道的铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)材料，向组分中加入了高能钝感炸药及重金属，改用了一些其它活性金属，显著提升反应活性、灵敏度和爆破开孔能力。经过靶场试验，侵彻和爆炸的威力显著提高。
附图说明
图1是被实施例1制备出的高能钝感炸药基活性含能材料以950m/s的初速撞击后的10mm厚树脂板的综合毁伤效果照片；
图2是被实施例2制备出的高能钝感炸药基活性含能材料以900m/s的初速撞击后的5mm钨合金板的综合毁伤效果照片；
图3是被实施例3制备出的活高能钝感炸药基活性含能材料以950m/s的初速撞击后的5mm钨合金板的综合毁伤效果照片。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。
实施例1
一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备复合材料A：将钝感炸药NTO 2.985g，石墨粉0.015g，在真空分散机中均匀混合，形成具有核壳结构、石墨包覆钝感炸药的复合材料A；
(2)称量、混粉：各组份质量比为：A/活性金属/钨/聚四氟乙烯＝3/22/40/35，即称取复合材料A3g，铝粉12g，镁粉2.4g，硅粉2.8g，钛粉4.8g，钨粉40g，聚四氟乙烯粉35g，置于全方位行星式球磨机中混合1h，混匀；
(3)模压：将上述混合均匀的粉末置于模具中压缩，压强20MPa，加压速率30N/s，保压时长5min，泄压速率30N/s，泄压后脱模。
(4)烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为170℃，烧结时长为2h，其中升温速率30℃/h，降温速率30℃/h，随炉冷却。
本实施例制备出的高能炸药基含能材料的抗压强度为35MPa，密度为3.6g/cm3，感度为0。以950m/s的初速撞击10mm玻璃纤维基防热材料靶板，发生爆燃，穿透靶板，如附图1所示。
实施例2
一种高能炸药基含能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)复合材料A制备：称量钝感炸药NTO 4.975g，石墨粉0.025g，在真空分散机中均匀混合，形成具有核壳结构、石墨包覆钝感炸药的复合材料A；
(2)称量、混粉：各组份质量比为：A/活性金属/重金属/聚偏氟乙烯＝5/22/40/33，即称取复合材料A5g、镁粉3.6g，硅粉4.2g，钛粉7.2g，铝粉7g，钨粉40g，聚偏氟乙烯33g，置于全方位行星式混料机中混合2h，混匀；
(3)模压：将上述混合均匀的粉末置于模具中压缩，压强30MPa，加压速率30N/s，保压时长5min，泄压速率30N/s，泄压后脱模。
(4)烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为180℃，烧结时长为2.5h，其中升温速率30℃/h，降温速率30℃/h，随炉冷却。
本实施例制备出的高能炸药基含能材料的抗压强度为40MPa，密度为3.9g/cm3，感度为0。以900m/s的初速撞击2mm碳碳化硅基隔热材料靶板，发生爆燃，如附图2所示。
实施例3
一种高能炸药基含能材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)复合材料A制备：称量钝感炸药NTO 6.965g，石墨粉0.035g，在真空分散机中均匀混合，形成具有核壳结构、石墨包覆钝感炸药的复合材料A；
(2)称量、混粉：各组份质量比为：A/活性金属/钨/聚偏氟乙烯＝7/21.5/20/51.5，即称取复合材料A7g、铝粉16.5g，镁粉1.2g，硅粉1.4g，钛粉2.4g，聚偏氟乙烯51.5g，钨粉20g，置于行星式混料机中混合4h，混匀；
(3)模压：将上述混合均匀的粉末置于模具中压缩，压强40MPa，加压速率30N/s，保压时长5min，泄压速率30N/s，泄压后脱模。
(4)烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为190℃，烧结时长为3h，其中升温速率30℃/h，降温速率30℃/h，随炉冷却。
本实施例制备出的高能炸药基含能材料的抗压强度为29MPa，密度为3.7g/cm3，感度为0。以950m/s的初速撞击3mm碳碳化硅基隔热材料靶板，发生爆燃，如附图3所示。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：将钝感炸药与石墨粉在真空分散机中均匀混合，形成具有核壳结构、石墨包覆钝感炸药的复合材料A；所述石墨粉的质量分数为钝感炸药与石墨粉总质量的0.5％；
步骤二：将步骤一中复合材料A与活性金属、钨和聚偏氟乙烯置于全方位行星式球磨机中混合混匀；所述复合材料A、活性金属、钨粉和聚偏氟乙烯的质量为总质量，其中，复合材料A的质量为总质量的3～10％；活性金属的质量为总质量的15～50％；钨粉的质量为总质量的10～50％；聚偏氟乙烯的质量为总质量的20～75％；
步骤三：将步骤二所得的均匀粉末置于模具中，预压成型；
步骤四：将步骤三得到的预压成型试件进行烧结，得到最终产品。
2.如权利要求1所述的一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，其特征在于：步骤一所说钝感炸药为NTO、TATB、FOX-7或TNT。
3.如权利要求1所述的一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述的活性金属为铝粉、镁粉、硅粉和钛粉；所述的混合时长为1h～5h。
4.如权利要求1所述的一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述的预压压强为10～50MPa。
5.如权利要求1所述的一种高能钝感炸药基活性含能材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述的烧结温度为170～190℃，烧结时长为2～4h。
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