CN111635286A - 提高压装pbx炸药安全性能的粘结体系及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系，按质量百分比包括以下组分：氯化橡胶20％～40％，氯化石蜡30％～60％，惰性酯类增塑剂0％～30％；本发明还公开了该粘结体系的制备方法及应用。本发明公开的粘结体系通过氯化石蜡与氯化橡胶的复配形成具有良好阻燃性能的粘结剂，与压装PBX常用的各类粘结体系相比，本发明公开的粘结体系能在单质炸药颗粒表面形成隔离和均匀包覆，且在120～150℃高温度下吸热发生热分解，降低PBX炸药的质量燃烧速率，阻碍了其燃烧转爆轰，显著降低其DDT反应响应特性，提高压装PBX炸药的使用热安全性。

Description

提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及军用混合炸药技术领域，具体涉及一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系及其制备方法和应用。
背景技术
燃烧转爆轰(DDT)是各类含能材料，尤其是火炸药燃烧时常常发生的现象；对于炸药燃烧转爆轰的研究，不仅是炸药起爆传爆序列设计的需要，更事关炸药生产、运输和贮存过程中的安全问题，在炸药的实际应用中具有重要意义。由于燃烧转爆轰性能是火炸药本质安全性设计和全寿命周期安全使用及防护的关键参数，因此一直是火炸药领域重点研究的方向。
由于DDT过程具有多阶段的特点，因此影响炸药DDT因素很多，如装药密度、点火能量、约束强度、含能组分类型、装药工艺等。高聚物粘结炸药(PBX)采用浇注成型工艺进行制备时，虽然存在惰性添加剂对炸药组分的隔离包覆和吸热作用，降低了炸药由燃烧向爆轰转变的可能性，但是在压装PBX的过程中还是容易发生燃烧转爆轰的问题，存在很大的安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系，该体系中通过氯化石蜡与氯化橡胶进行复配形成具有良好阻燃性能的粘结剂，该粘结剂使粘结体系能在单质炸药颗粒表面形成隔离和均匀包覆，且在120～150℃高温度下吸热发生热分解，降低PBX炸药的质量燃烧速率，阻碍了其燃烧转爆轰，显著降低其DDT反应响应特性，提高压装PBX炸药的使用热安全性；而且该粘结体系中还含有一定量的惰性增塑剂，可提高压装PBX炸药压制成型性，同时也可降低PBX炸药的机械感度；该粘结体系具有良好的包覆降感特性，使添加了该粘结体系的压装PBX机械感度满足安全使用要求。
本发明的第二个目的是提供上述一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系的制备方法，本方法容易实现、易操作、成本低。
本发明的第三个目的是提供上述一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系的应用。
本发明所采用的第一个技术方案是：一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系，按质量百分比包括以下组分：氯化橡胶20％～40％，氯化石蜡30％～60％，惰性酯类增塑剂0％～30％。
优选地，所述氯化橡胶粘度为0.01Pa·s～0.3Pa·s。
优选地，所述氯化石蜡为氯化石蜡-42、氯化石蜡-52和氯化石蜡-70中的一种或多种。
优选地，所述惰性增塑剂为癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和单酯酸甘油酯中的一种或多种。
优选地，所述氯化橡胶为氯化橡胶CR-130和/或氯化橡胶CR-160。
本发明所采用的第二个技术方案是：一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系的制备方法，包括以下步骤：
S1，按配方分别称取氯化橡胶、氯化石蜡和惰性酯类增塑剂；
S2，将氯化橡胶加入反应设备中，用乙酸乙酯溶解形成氯化橡胶溶液；
S3，将氯化石蜡和惰性酯类增塑剂加入到氯化橡胶溶液中，搅拌，制得粘结体系。
优选地，所述步骤S1中的配方按质量百分比如下所示：
氯化橡胶 20％～40％
氯化石蜡 30％～60％
惰性酯类增塑剂 0％～30％。
优选地，所述步骤S2中氯化橡胶与乙酸乙酯的质量比为1:5～1:10。
优选地，所述步骤S3中搅拌时间为10-30min；搅拌温度为50-70℃。
本发明所采用的第三个技术方案是：一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系的应用，所述粘结体系用于压装PBX炸药的包覆造粒。
上述技术方案的有益效果：
(1)本发明在炸药配方粘结体系上进行改进，降低压装PBX炸药燃烧转爆轰的特性，对于提高压装炸药的使用热安全性具有显著的应用意义。
(2)本发明公开的粘结体系通过氯化石蜡与氯化橡胶的复配形成具有良好阻燃性能的粘结剂，与压装PBX常用的各类粘结体系相比，本发明公开的粘结体系能在单质炸药颗粒表面形成隔离和均匀包覆，且在120～150℃高温度下吸热发生热分解，降低PBX炸药的质量燃烧速率，阻碍了其燃烧转爆轰，显著降低其DDT反应响应特性，提高压装PBX炸药的使用热安全性。
(3)本发明公开的粘结体系中还含有一定量的惰性增塑剂，可提高压装PBX炸药压制成型性，同时也可降低PBX炸药的机械感度；该粘结体系具有良好的包覆降感特性，使添加了该粘结体系的压装PBX机械感度满足安全使用要求。
(4)本发明公开的粘结体系的制备方法容易实现、易操作、成本低。
(5)本发明公开的粘结体系用于压装PBX炸药的包覆造粒。
附图说明
图1为本发明粘结体系制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开的一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系的制备方法，包括以下步骤：
S1，按以下质量百分比配方分别称取氯化橡胶、氯化石蜡和惰性酯类增塑剂；
氯化橡胶 20％～40％
氯化石蜡 30％～60％
惰性酯类增塑剂 0％～30％；
S2，将氯化橡胶加入反应设备中，用乙酸乙酯溶解形成氯化橡胶溶液，氯化橡胶与乙酸乙酯的质量比为1:5～1:10；反应设备为可以进行加热的设备；
S3，将氯化石蜡和惰性酯类增塑剂加入到氯化橡胶溶液中，50-70℃下搅拌10-30min，制得粘结体系。
实施例1
分别称取40g氯化橡胶、25g氯化石蜡-42和35g氯化石蜡-52；将氯化橡胶加入反应设备中，用乙酸乙酯溶解形成氯化橡胶溶液，氯化橡胶与乙酸乙酯的质量比为1:10；将氯化石蜡和惰性酯类增塑剂加入到氯化橡胶溶液中，70℃下搅拌30min，制得粘结体系。
制得的粘结体系中含有氯化橡胶40％，氯化石蜡60％。
实施例2
分别称取20g氯化橡胶、50g氯化石蜡-70和30g DOS；将氯化橡胶加入反应设备中，用乙酸乙酯溶解形成氯化橡胶溶液，氯化橡胶与乙酸乙酯的质量比为1:5；将氯化石蜡和惰性酯类增塑剂加入到氯化橡胶溶液中，50℃下搅拌10min，制得粘结体系。
制得的粘结体系中含有氯化橡胶20％，氯化石蜡50％，惰性酯类增塑剂30％。
实施例3
分别称取40g氯化橡胶、30g氯化石蜡、15g DOA和15g DBP；将氯化橡胶加入反应设备中，用乙酸乙酯溶解形成氯化橡胶溶液，氯化橡胶与乙酸乙酯的质量比为1:7；将氯化石蜡和惰性酯类增塑剂加入到氯化橡胶溶液中，60℃下搅拌20min，，制得粘结体系。
制得的粘结体系中含有氯化橡胶40％，氯化石蜡30％，惰性酯类增塑剂30％。
实施例4
本实施例提供了一种含氯化橡胶和氯化石蜡的压装PBX炸药，压装PBX炸药的配方参见表1，压装PBX炸药的制备方法采用常用的水悬浮造粒工艺。
表1一种压装PBX炸药配方
Figure BDA0002542065620000041
对实施例4制得的压装PBX炸药进行性能测试，测试结果见表2
表2性能测试结果
Figure BDA0002542065620000042
采用燃烧转爆轰实验系统，对上述压装PBX炸药(含有氯化橡胶和氯化石蜡)进行DDT试验，并与制式黑索金(RDX)基压装炸药JH-2(不含氯化橡胶和氯化石蜡)(RDX/粘结剂＝95/5)进行对比。DDT管为45#钢，内径40mm，长度1200mm。采用本发明粘结剂制备的压装PBX炸药，DDT整个转变过程较为平缓，装药转变为爆轰的成长距离在730～820mm，壳体破裂呈大块状；而JH-2炸药发生了快速的燃烧到爆轰的转变，壳体破碎明显，呈细小块，装药转变为爆轰的成长距离在650～740mm，DDT现象更为显著；由此可见，与压装PBX常用的各类粘结体系相比，本发明公开的粘结体系能在单质炸药颗粒表面形成隔离和均匀包覆，且在120～150℃高温度下吸热发生热分解，降低PBX炸药的质量燃烧速率，阻碍了其燃烧转爆轰，显著降低其DDT反应响应特性，提高压装PBX炸药的使用热安全性。
实施例5
本实施例提供了一种含氯化橡胶、氯化石蜡和惰性酯类增塑剂的压装PBX炸药，压装PBX炸药的配方参见表3，该压装PBX炸药的制备方法采用直接造粒工艺。
表3一种压装PBX炸药配方
Figure BDA0002542065620000051
对实施例5制得的压装PBX炸药进行性能测试，测试结果见表4
表4性能测试结果
Figure BDA0002542065620000052
采用燃烧转爆轰实验系统，对该压装PBX炸药(含有氯化橡胶、氯化石蜡和惰性酯类增塑剂)进行DDT试验，并与制式RDX基压装含铝炸药8702(不含氯化橡胶、氯化石蜡和惰性酯类增塑剂)(RDX/Al/粘结剂＝76/20/4)进行对比。DDT管为45#钢，内径40mm，长度1200mm。采用本发明粘结剂制备的压装PBX炸药在点燃后不久发生了燃烧熄灭，未发展为爆轰；而8702炸药发生了燃烧到爆轰的转变，壳体破碎明显；由此可见，与压装PBX常用的各类粘结体系相比，本发明公开的粘结体系能在单质炸药颗粒表面形成隔离和均匀包覆，且在120～150℃高温度下吸热发生热分解，降低PBX炸药的质量燃烧速率，阻碍了其燃烧转爆轰，显著降低其DDT反应响应特性，提高压装PBX炸药的使用热安全性。
实施例4中的粘结剂不含惰性增塑剂，而实施例5中的粘结剂含有惰性增塑剂；通过对比实施例4与实施例5压装PBX炸药的摩擦感度数据及撞击感度数据可知，在粘结剂中加入一定量的惰性增塑剂，可降低PBX炸药的机械感度。
氯化橡胶具有优良的粘附性和阻燃性，其热稳定温度为130℃，高粘度的氯化橡胶(0.01～0.3Pa·s)可用于制造胶粘剂；氯化石蜡是炸药钝感剂石蜡的氯化衍生物，具有低挥发性、耐火、阻燃及价廉等优点，可作为阻燃剂和辅助增塑剂，氯化石蜡的热分解温度为120～150℃；通过氯化石蜡与氯化橡胶进行复配形成具有良好阻燃性的粘结剂；与压装PBX常用的各类橡胶如顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶或者聚氨酯以及石蜡类钝感剂等粘结体系相比，本发明提供的粘结体系具有良好的阻燃特性，可在单质炸药颗粒表面形成隔离和均匀包覆，且在120～150℃高温度下吸热发生热分解，降低PBX炸药的质量燃烧速率，阻碍了其燃烧转爆轰，显著降低其DDT反应响应特性，有助于提高压装PBX炸药的使用热安全性。
此外，在上述氯化石蜡与氯化橡胶复配的粘结剂中加入一定量的惰性增塑剂，可提高压装PBX炸药压制成型性，同时也可降低PBX炸药的机械感度，满足安全使用要求；该粘结体系具有良好的包覆降感特性，使添加了该粘结体系的压装PBX机械感度满足使用要求。
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 (10)

1.一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：氯化橡胶20％～40％，氯化石蜡30％～60％，惰性酯类增塑剂0％～30％。
2.根据权利要求1所述的一种粘结体系，其特征在于，所述氯化橡胶粘度为0.01Pa·s～0.3Pa·s。
3.根据权利要求1所述的一种粘结体系，其特征在于，所述氯化石蜡为氯化石蜡-42、氯化石蜡-52和氯化石蜡-70中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种粘结体系，其特征在于，所述惰性增塑剂为癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和单酯酸甘油酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种粘结体系，其特征在于，所述氯化橡胶为氯化橡胶CR-130和/或氯化橡胶CR-160。
6.一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，按配方分别称取氯化橡胶、氯化石蜡和惰性酯类增塑剂；
S2，将氯化橡胶加入反应设备中，用乙酸乙酯溶解形成氯化橡胶溶液；
S3，将氯化石蜡和惰性酯类增塑剂加入到氯化橡胶溶液中，搅拌，制得粘结体系。
7.根据权利要求6所述的一种粘结体系的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的配方按质量百分比如下所示：
氯化橡胶 20％～40％
氯化石蜡 30％～60％
惰性酯类增塑剂 0％～30％。
8.根据权利要求6所述的一种粘结体系的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中氯化橡胶与乙酸乙酯的质量比为1:5～1:10。
9.根据权利要求6所述的一种粘结体系的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中搅拌时间为10-30min，搅拌温度为50-70℃。
10.一种提高压装PBX炸药安全性能的粘结体系的应用，其特征在于，如权利要求1所述的粘结体系用于压装PBX炸药的包覆造粒。
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