CN111499480A - 一种低比压成型炸药及其成型工艺 - Google Patents

一种低比压成型炸药及其成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低比压成型炸药及其成型工艺，各组分及质量百分组成为HMX 88％～92％，乙烯‑醋酸乙烯共聚物2％～3％，甲基乙烯基硅橡胶5.5％～8％，癸二酸二辛酯0.5％～1％。本发明制备出的炸药造型粉能够在低比压下成型，炸药装药的抗发射过载性能得到了显著改善。本发明主要用于特别涉及一种低比压成型炸药，主要用于炮弹装药，尤其适用于大口径线膛炮杀伤战斗部装药。

Description

一种低比压成型炸药及其成型工艺
技术领域
本发明属于炸药领域，特别涉及一种低比压成型炸药及其成型工艺，主要用于炮弹装药，尤其适用于大口径线膛炮杀伤战斗部装药。
背景技术
火炮按炮膛结构分为线膛炮和滑膛炮，其中，线膛炮能有效保证弹丸的稳定性，提高射程，因此，现代大多数火炮都是线膛炮。但是线膛火炮(尤其是大口径火炮)在膛内发射过程中，弹丸中的炸药要承受极高的轴向发射过载(300MPa左右)，同时还要承受径向过载和切线过载的复合作用，因此，一般高能炸药难以承受如此高的发射过载，容易造成弹丸在膛内发射过程发生爆炸。
文献《炸药装药工艺对发射安全性的影响》(火炸药学报，2003，(26)1)报道，在火炮高膛压发射过载条件下炸药安全性主要由炸药及装药的缺陷、疵病等因素导致，该文献同时报道了耐受发射过载的评价方法。为了提高发射安全性，传统的设计方法主要是通过高比压成型减少了药柱裂纹、空穴等缺陷。但是，HMX是一种刚性较强且属于脆性物质，在高比压成型时晶体发生穿晶断裂。因此，在高比压成型工艺虽然减小了裂纹、空穴等缺陷，但是带来炸药的晶体断裂损伤。因此，以HMX为基的压装炸药发射安全性无法满足线膛炮杀伤战斗部高速发射的使用要求。
发明内容
本发明克服背景技术中的不足，设计一种低比压成型炸药及其成型工艺，能够满足膛炮用杀伤战斗部发射安全性要求。
本发明的构思：通过低比压成型减少炸药颗粒在压制过程产生的破碎疵病；低比压成型炸药在承受发射过载时，炸药颗粒发生滑移，减少损伤疵病。依据热点理论，炸药发生异常反应主要经历热点生成和点火增长两个阶段。改变传统的设计思路，在改善炸药耐受热点生成能力的基础上，衰减外界的刺激强度，减少热点生成能力和生成数量；通过炸药包覆，提高包覆层厚度，阻滞热点的增长，提高发射过载条件下的安全性，达到保障炸药高速发射安全性的目的。
本发明的设计思路是：设计一种低比压成型炸药，降低主炸药HMX在成型过程中颗粒的破损及包覆层的破坏。在发射过载下，炸药可沿过载方向产生滑移，衰减炸药轴向和径向过载应力，减小炸药颗粒破碎；采用甲基乙烯基硅橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物和癸二酸二辛酯包覆HMX，阻滞热点的增长。甲基乙烯基硅橡胶与常用的压装炸药中的粘结剂组分能够相互粘结，摩擦系数很低，有利于炸药体系中的固相颗粒之间发生滑移；乙烯-醋酸乙烯共聚物能够改善甲基乙烯基硅橡胶与HMX的包覆强度；癸二酸二辛酯降低了炸药的弹性模量，增加了炸药塑性，在复合过载条件下有利于炸药颗粒发生滑移，减少炸药的损伤。
基于上述原理，本发明是一种低比压成型炸药，其特征在于质量百分组成如下：
Figure BDA0002446509570000021
本发明的优选方案，其特点在于质量百分组成如下：
Figure BDA0002446509570000022
本发明的低比压成型炸药的成型工艺为：
步骤一、粘结剂溶液的配制：以无水乙酸乙酯为溶剂，在容器中依次加入甲基乙烯基硅橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物，在50℃～60℃的温度搅拌下使两种组分溶解，得到粘结剂溶液，待用；
步骤二、炸药的钝感包覆：在温度为60℃，将HMX和无水乙酸乙酯溶剂分别加入捏合釜，搅拌15min后，分别加入步骤一得到的粘结剂溶液和癸二酸二辛酯，升温至75℃～85℃之间，捏合20min。出料，得到钝感包覆后的炸药浆液；
步骤三、造粒：将步骤二所得到的炸药浆液自然冷却至室温，在通风条件下挥发溶剂至半干状态，用10目筛网挤出造粒；
步骤四、干燥：将步骤三得到的炸药颗粒放入温度为60℃～65℃的烘箱，干燥时间为5h，出料，得到本发明的炸药造型粉样品，可以满足大尺寸药柱在低比压条件下成型。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的炸药适用于炮弹用药柱低比压成型工艺条件，成型压力范围8MPa～10MPa。
(2)本发明的炸药满足发射安全性要求，且优于A-Ⅺ-Ⅱ炸药，采用大落锤模拟加载试验装置，模拟炸药承受1000MPa的发射过载应力，炸药不燃不爆。
(3)本发明的炸药具有显著的爆破杀伤能力，优于A-Ⅺ-Ⅱ炸药。
具体实施方式
结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
1.1本发明参照如下质量百分组成实施：
Figure BDA0002446509570000031
1.2制备工艺
步骤一、粘结剂溶液的配制：在2L反应釜中加入500ml乙酸乙酯；将80g甲基乙烯基硅橡胶和15g乙烯-醋酸乙烯共聚物依次加入到乙酸乙酯中，在50℃℃的温度搅拌下搅拌1h，直至甲基乙烯基硅橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物溶解，得到粘结剂溶液。
步骤二、将捏合釜温度加热至60℃，加入900g HMX和500ml无水乙酸乙酯，搅拌15min后，分别加入步骤一得到的溶液和5g癸二酸二辛酯，升温至75℃℃之间，捏合20min。出料，得到钝感包覆后的炸药浆液。
步骤三、造粒：将步骤二所得到的炸药浆液自然冷却至室温，在通风条件下挥发溶剂，至炸药浆液呈现半干状态，用10目筛网挤出造粒。
步骤四、干燥：将步骤三得到的炸药颗粒放入温度为60℃℃的烘箱，干燥时间为5h，出料，得到本发明的炸药样品。
1.3性能测试
(1)大落锤试验：本实施例炸药在8MPa下压制成型Φ60mm×60mm药柱，采用大型落锤加载试验装置，落锤质量400kg，下落高度3.2m(加载应力大于1000MPa)；
(2)爆速试验：采用GJB772A-1997方法702.1试验方法进行炸药爆速测试；
(3)圆筒试验：采用GJB772A-97方法705.3试验方法进行炸药格尼系数测试。
实施例2
2.1本发明参照如下质量百分组成实施：
Figure BDA0002446509570000041
2.2制备工艺
步骤一、粘结剂溶液的配制：在2L反应釜中加入500ml乙酸乙酯；将55g甲基乙烯基硅橡胶和20g乙烯-醋酸乙烯共聚物依次加入到乙酸乙酯中，在60℃的温度搅拌下搅拌1h，直至甲基乙烯基硅橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物溶解，得到粘结剂溶液。
步骤二、将捏合釜温度加热至60℃，加入920g HMX和500ml无水乙酸乙酯，搅拌15min后，分别加入步骤一得到的溶液和5g癸二酸二辛酯，升温至85℃之间，捏合20min。出料，得到钝感包覆后的炸药浆液。
步骤三、造粒：将步骤二所得到的炸药浆液自然冷却至室温，在通风条件下挥发溶剂，至炸药浆液呈现半干状态，用10目筛网挤出造粒。
步骤四、干燥：将步骤三得到的炸药颗粒放入温度为65℃的烘箱，干燥时间为5h，出料，得到本发明的炸药样品。
2.3性能测试：
(1)本实施例大落锤试验参照实施例1进行；
(2)本实施例爆速试验参照实施例1进行；
(3)本实施例圆筒试验参照实施例1进行。
实施例3
3.1本发明参照如下质量百分组成实施：
Figure BDA0002446509570000042
3.2制备工艺：
步骤一、粘结剂溶液的配制：在2L反应釜中加入500ml乙酸乙酯；将80g甲基乙烯基硅橡胶和30g乙烯-醋酸乙烯共聚物依次加入到乙酸乙酯中，在50℃的温度搅拌下搅拌1h，直至甲基乙烯基硅橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物溶解，得到粘结剂溶液。
步骤二、将捏合釜温度加热至60℃，加入880g HMX和500ml无水乙酸乙酯，搅拌15min后，分别加入步骤一得到的溶液和10g癸二酸二辛酯，升温至85℃之间，捏合20min。出料，得到钝感包覆后的炸药浆液。
步骤三、造粒：将步骤二所得到的炸药浆液自然冷却至室温，在通风条件下挥发溶剂，至炸药浆液呈现半干状态，用10目筛网挤出造粒。
步骤四、干燥：将步骤三得到的炸药颗粒放入温度为60℃的烘箱，干燥时间为5h，出料，得到本发明的炸药样品。
3.3性能测试：
(1)本实施例大落锤试验参照实施例1进行；
(2)本实施例爆速试验参照实施例1进行；
(3)本实施例圆筒试验参照实施例1进行。
实施效果
本发明的炸药适用于炮弹用药柱低比压成型工艺条件，成型压力范围8MPa～10MPa，本发明低比压成型炸药与传统的炮射杀伤型战斗部用炸药A-Ⅺ-Ⅱ炸药相比，炸药满足发射安全性要求，模拟炸药承受1000MPa的发射过载应力，炸药不燃不爆，优于A-Ⅺ-Ⅱ炸药；本发明的炸药具有显著的爆破杀伤能力。本发明实施效果如下表所示：
表1实施效果
成型工艺 大落锤试验结果 格尼系数
A-Ⅺ-Ⅱ炸药 非低比压成型 耐受临界压力1000MPa 2564
实施例1 8MPa低比压成型 1000MPa压力下炸药装药保持安定 2705
实施例2 10MPa低比压成型 1000MPa压力下炸药装药保持安定 2712
实施例3 8MPa低比压成型 1000MPa压力下炸药装药保持安定 2692

Claims (3)

1.一种低比压成型炸药，其特征在于，各组分及质量百分组成如下：
Figure FDA0002446509560000011
2.根据权利要求1所述的一种低比压成型炸药，其特征在于，各组分及质量百分组成如下：
Figure FDA0002446509560000012
3.根据权利要求1所述的一种低比压成型炸药的成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、粘结剂溶液的配制
以无水乙酸乙酯为溶剂，在容器中依次加入甲基乙烯基硅橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物，在50℃～60℃的温度搅拌下使两种组分溶解，得到粘结剂溶液，待用；
步骤二、炸药的钝感包覆
在温度为60℃，将HMX和无水乙酸乙酯溶剂分别加入捏合釜，搅拌15min后，分别加入步骤一得到的粘结剂溶液和癸二酸二辛酯，升温至75℃～85℃之间，捏合20min。出料，得到钝感包覆后的炸药浆液；
步骤三、造粒
将步骤二所得到的炸药浆液自然冷却至室温，在通风条件下挥发溶剂至半干状态，用10目筛网挤出造粒；
步骤四、干燥
将步骤三得到的炸药颗粒放入温度为60℃～65℃的烘箱，干燥时间为5h，出料，得到炸药造型粉样品，即满足大尺寸药柱在低比压条件下成型。
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