CN113773165B - 一种膏状炸药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种膏状炸药及其制备方法，涉及炸药制备技术领域，该膏状炸药按重量份包括：膏状降解产物100份；固液剂1‑2份；氧化剂8‑110份；敏化剂1‑12份；膏状降解产物为废弃固体推进剂进行化学降解得到的物质。本申请的膏状炸药及其制备方法，通过固液剂与膏状降解产物的充分混合，可有效将膏状降解产物中的液体进行包覆并均匀分散固定在固体基质中，使混悬体稳定，通过氧化剂可有效改善混悬体的氧平衡，通过敏化剂可解决混悬体的敏化问题，并有利于混悬体能量的高效释放，因此，不仅可实现安全、无污染地处理废弃固体推进剂，还可提高废弃固体推进剂的利用率，同时，得到的膏状炸药爆破效果好，具有明显的经济效益和社会效益。

Description

一种膏状炸药及其制备方法

技术领域

本申请涉及炸药制备技术领域，具体涉及一种膏状炸药及其制备方法。

背景技术

目前，固体发动机的生产过程、以及服役期满的固体发动机均会产生很多废弃推进剂。采用烧毁的方式销毁废弃推进剂是国内外固体发动机装药厂普遍采用的方法。由于该方法导致环境严重破坏，70年代以来，发达国家先后颁布法规禁止开放式焚烧。

相关技术中，大多将废弃推进剂深土掩埋、烧毁、或在安全区域引爆。上述处理方法不仅浪费资源，还会污染土壤，或产生腐蚀性氯化氢和有毒的氮氧化物而污染空气。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种膏状炸药及其制备方法，以解决相关技术中废弃推进剂处理过程中造成的资源浪费及环境污染的问题。

本申请第一方面提供一种膏状炸药，上述膏状炸药按重量份包括：

膏状降解产物 100份；

固液剂 1-2份；

氧化剂 8-110份；

敏化剂 1-12份；

上述膏状降解产物为废弃固体推进剂进行化学降解得到的物质。

一些实施例中，上述废弃固体推进剂为废弃丁羟固体推进剂，上述膏状降解产物按质量百分数包括：铝粉0-18.5％，黑索金0-9％，高氯酸铵24％-56％，降解液5％-10％，其余为短链聚氨酯；

各组分成分总质量比为100％。

一些实施例中，上述氧化剂的加入量为上述膏状降解产物中高氯酸铵含量的0.3-2倍。

一些实施例中，上述氧化剂为硝胺炸药。

一些实施例中，上述固液剂为聚异丁烯丁二酰亚胺或失水山梨糖醇单油酸酯，上述敏化剂为亚硝基化合物。

一些实施例中，上述膏状炸药还包括第一助剂1-2份，上述第一助剂为磷酸。

本申请第二方面提供一种膏状炸药的制备方法，其包括步骤：

将废弃固体推进剂进行化学降解，得到膏状降解产物；

以降解得到的膏状降解产物为100份，称取固液剂1-2份，加入到混合锅中进行搅拌，形成混悬体；

在上述混悬体中滴加氧化剂8-110份，同时进行搅拌至反应充分进行；

称取敏化剂1-12份，加入到混合锅中进行搅拌，得到膏状炸药。

一些实施例中，在上述混悬体中滴加氧化剂7.2-112份之前，还包括：

对上述膏状降解产物进行热性能分析，得到上述膏状降解产物中高氯酸铵的含量；

根据上述高氯酸铵的含量确定氧化剂的加入量，上述氧化剂的加入量为上述高氯酸铵含量的0.3-2倍。

一些实施例中，上述将废弃固体推进剂进行化学降解，具体包括：

将加热后的降解液注入内壁具有废弃固体推进剂的发动机燃烧室，并进行搅拌；上述降解液的液面不低于上述废弃固体推进剂的上端面；

将上述发动机燃烧室内的降解混合物注入沉降罐中分层，上述沉降罐中上层为降解物，中层为降解液，下层为固体；

对上述降解物进行过滤，得到膏状降解产物。

一些实施例中，上述沉降罐中分层后，还包括：

将分层后的降解液进行加热，然后通过高压水射流的方式重新注入并冲刷上述发动机燃烧室内壁的废弃固体推进剂，保持发动机燃烧室内的降解液循环；

上述降解液包括降解化合物和第二助剂，上述降解化合物为胺类、醇类或醇胺类化合物，上述第二助剂为乙酸盐或辛酸盐中的至少一种。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的膏状炸药及其制备方法，由于膏状炸药包括膏状降解产物、固液剂、氧化剂和敏化剂，其中，膏状降解产物为废弃固体推进剂进行化学降解后得到的产物，废弃固体推进剂中大部分含能物质均保留在膏状降解产物中，通过固液剂与膏状降解产物的充分混合，可有效将膏状降解产物中的液体进行包覆并均匀分散固定在固体基质中，使混悬体稳定，通过氧化剂可有效改善混悬体的氧平衡，通过敏化剂可解决混悬体的敏化问题，并有利于混悬体能量的高效释放，因此，不仅可实现安全、无污染地处理废弃固体推进剂，还可提高废弃固体推进剂的利用率，同时，得到的膏状炸药爆破效果好，具有明显的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中膏状炸药的制备方法的流程图；

图2为本申请实施例中膏状降解产物的DSC分析图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请实施例提供了一种膏状炸药，其能解决相关技术中废弃推进剂处理过程中造成的资源浪费及环境污染的问题。

本实施例提供的一种膏状炸药，其按重量份包括：

膏状降解产物 100份；

固液剂 1-2份；

氧化剂 8-112份；

敏化剂 1-12份；

上述膏状降解产物为废弃固体推进剂进行化学降解得到的物质。

本申请实施例的膏状炸药包括膏状降解产物、固液剂、氧化剂和敏化剂，其中，膏状降解产物为废弃固体推进剂进行化学降解后得到的产物，废弃固体推进剂中大部分含能物质均保留在膏状降解产物中，通过固液剂与膏状降解产物的充分混合，可有效将膏状降解产物中的液体进行包覆并均匀分散固定在固体基质中，使混悬体稳定，通过氧化剂可有效改善混悬体的氧平衡，通过敏化剂可解决混悬体的敏化问题，并有利于混悬体能量的高效释放，因此，不仅可实现安全、无污染地处理废弃固体推进剂，还可提高废弃固体推进剂的利用率，同时，得到的膏状炸药爆破效果好，具有明显的经济效益和社会效益。

含能材料(Energetic Materials)即含能化合物，意为高能量密度的物质，该类物质多具有爆炸性、爆燃性或其他经过特定激发条件会高速率高输出释放大量能量的物质。固体推进剂是一种具有特定功能的粘弹性含能材料，它由有机粘合剂体系、高氯酸铵氧化剂、金属燃料等组成。

进一步地，上述废弃固体推进剂为废弃丁羟固体推进剂，由废弃丁羟固体推进剂化学降解得到的膏状降解产物按质量百分数包括：

铝粉0-18.5％，黑索金类0-9％，高氯酸铵24％-56％，降解液5％-10％，其余为短链聚氨酯；各组分成分总质量比为100％。

本实施例中，黑索金类是指废弃推进剂中的硝胺炸药类成分，如奥克托金、黑索金等。

优选地，上述氧化剂的加入量为膏状降解产物中高氯酸铵含量的0.3-2倍。本实施例中，由于膏状降解产物处于负氧状态，进而导致混悬体处于负氧状态，因此，需要引入正氧的氧化剂来改善混悬体的氧平衡。

本实施例中，氧化剂为硝胺炸药。其中，硝胺炸药为分子中含氮-硝基的炸药，主要为硝酰胺的衍生物或胺的硝基取代物。

可选地，上述固液剂为聚异丁烯丁二酰亚胺或失水山梨糖醇单油酸酯，上述敏化剂为亚硝基化合物。

进一步的，上述膏状炸药还包括第一助剂1-2份，通过第一助剂可促进敏化剂在混悬体中的均匀分布，便于敏化剂形成起爆中心或热点，以解决能量释放问题。可选地，上述第一助剂为磷酸。

如图1所示，本申请实施例还提供一种膏状炸药的制备方法，其包括步骤：

S1.将废弃固体推进剂进行化学降解，得到膏状降解产物。

本实施例中，废弃固体推进剂为废弃丁羟固体推进剂。

S2.以上述化学降解得到的膏状降解产物为100份，称取固液剂1-2份，加入到混合锅中进行搅拌，形成混悬体。

其中，固液剂可与膏状降解产物充分混合，且自身不发生化学反应。通过固液剂可有效将膏状降解产物中的液体进行包覆并均匀分散固定在固体基质中，以解决膏状降解产物成型问题。

本实施例中，若固液剂的加入量过多，则会降低制得的膏状炸药的能量，甚至影响爆轰效果。

S3.在上述混悬体中滴加氧化剂8-110份，同时进行搅拌至反应充分进行。

其中，氧化剂的加入量可根据膏状降解产物的负氧状态确定。通过氧化剂使混悬体由负氧状态调整为富氧状态，富氧状态为炸药爆轰的前提条件。

S4.称取敏化剂1-12份，加入到上述混合锅中进行搅拌，得到具有爆轰感度的膏状炸药。

其中，敏化剂可与氧平衡后的混悬体充分混合，且自身不发生化学反应。通过敏化剂可解决混悬体的敏化问题，并有利于混悬体能量的高效释放。但是，敏化剂添加量不宜过多，若敏化剂的加入量过多，则会增加制得的膏状炸药的感度。

上述制备过程均需保持混合锅内的温度不大于60℃，以保证制备过程的安全性。对上述得到的膏状炸药的密度、爆速、威力等性能进行检测后发现，本实施例的膏状炸药威力超过乳化炸药。

本实施例中，上述步骤S2中，称取膏状降解产物100份之后，还包括：

首先，对上述膏状降解产物进行热性能分析，得到上述膏状降解产物中高氯酸铵的含量。

然后，根据上述高氯酸铵的含量确定氧化剂的加入量，上述氧化剂的加入量为上述高氯酸铵含量的0.3-2倍。

对于不同的废气固体推进剂，其氧含量不同。由于高氯酸铵是提供氧含量最主要的组分，因此预先对降解得到的膏状降解产物进行热性能分析，可判断出膏状降解产物中高氯酸铵的含量，进而可判断膏状降解产物的负氧状态。本实施例中，采用DSC(Differential Scanning Calorimeter，差式扫描量热法)对膏状降解产物进行热性能分析。

优选地，上述步骤S1中，将废弃固体推进剂进行化学降解，具体包括：

首先，将加热后的降解液注入内壁具有废弃固体推进剂的发动机燃烧室，并进行搅拌；上述降解液液面不低于上述废弃固体推进剂的上端面。以发动机燃烧室作为降解室，直接注入降解液，通过降解液降低失效推进剂的感度，将失效推进剂的长链大分子进行断链，得到短链分子，实现失效推进剂的安全拆解。

然后，将上述发动机燃烧室内的降解混合物注入沉降罐中进行分层，分层后，沉降罐中的上层物质为降解物，中层物质为降解液，下层物质为固体，经过分离，即可得到上层的降解物。其中，下层固体为铝粉，可进行回收以备他用。

最后，对上述降解物进行过滤，滤除部分溶液，得到膏状降解产物。本实施例中，由于膏状的降解物粘度较大，会滞留少量溶液，该溶液成分以降解液为主，含能物质较少，可忽略不计，因此需对降解物进行过滤，使废弃固体推进剂降解后的主要能量物质存在于膏状降解产物中。

本实施例的制备方法，只需对降解物进行简单的过滤，滤除大部分溶液即可，无需对膏状降解产物进一步提纯，不仅避免了提纯所造成的高成本和低效率，还实现了利用膏状降解产物中含能物质的目的，工艺简单。

通过降解液对废弃丁羟固体推进剂进行降解处理，将块状推进剂转变为膏状降解物的过程中，不仅可实现降感作用，便于后续炸药制备，还可将绝大部分含能物质保留在膏状降解物内，以提高再利用率。

进一步的，上述沉降罐中分层后，还包括：

首先将分层后的降解液进行提取并加热，然后通过高压水射流的方式重新注入并冲刷上述发动机燃烧室内壁的废弃固体推进剂，以保持发动机燃烧室内的降解液循环，加快对废弃固体推进剂的降解。

上述降解液包括降解化合物和第二助剂，上述降解化合物为胺类、醇类或醇胺类化合物，上述第二助剂为乙酸盐或辛酸盐中的至少一种。可选地，上述胺类化合物为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺，醇类化合物为一缩二乙二醇、乙二醇或丙三醇，醇胺类化合物为二乙胺。

本实施例中，在降解过程中，降解液不会对发动机燃烧室的绝热层和壳体造成损坏，拆解失效推进剂后的发动机燃烧室可重复使用，进一步节约了资源。

可选地，本实施例的制备方法还可直接对废弃丁羟固体推进剂颗粒进行化学降解，具体包括：

首先，将废弃丁羟固体推进剂颗粒放置在磨口烧瓶中，加入降解液，搅拌，后置于水浴烘箱中降解48h，温度设置70℃。

优选地，于水浴烘箱中降解时，可根据降解速度决定是否需要搅拌。可选地，于水浴烘箱中降解48h过程中，可每隔6h搅拌预设时间。

然后，对磨口烧瓶中的产物进行分层提取，得到膏状降解产物。其中，由于膏状降解产物粘度较大，因此，仍会滞留少量溶液。

最后，对含有少量降解液的膏状降解产物进行DSC分析。如图2所示，图中有明显的放热峰，表明废弃丁羟固体推进剂颗粒中大部分含能物质存在于膏状降解产物中。

下面通过3个实施例详细说明本申请的膏状炸药。

实施例1

首先，取降解后的膏状物1413g，经过滤去除易去除的溶液303g，得到膏状降解产物1110g。

其次，在膏状降解产物中加入22.2g固液剂，搅拌均匀后，形成混悬体。

然后，在混悬体中加入111g氧化剂，60℃下搅拌4小时，使氧化剂均匀混合于混悬体中。

最后，加入11.1g敏化剂，搅拌敏化，制得具有爆轰感度的膏状炸药。

实施例2

该实施例2与上述实施例1的区别在于：在1110g的膏状降解产物中加入11.1g固液剂；在混悬体中加入88.8g氧化剂，并于50℃下搅拌4小时。

实施例3

该实施例3与上述实施例1的区别在于：在混悬体中加入1221g氧化剂，并于55℃下搅拌4小时；最后加入133.2g敏化剂。

通过靶线电离法测试所制得的三种膏状炸药，并与乳化炸药进行对比，实验结果见下表1所示。

表1

上述实验结果表明，本实施例制备的膏状炸药的密度均大于1.35g/cm³，爆速均大于5500m/s，威力超过乳化炸药，爆炸性能较好。

本实施例的制备方法，适用于上述各膏状炸药，将发动机燃烧室废弃推进剂的拆解和拆解后处理一步实现；以膏状降解产物采用一锅法制备民用炸药，不仅制备过程安全、无废弃物产生，还省去了废弃推进剂二次利用前的有效成分回收过程，直接实现了资源的二次利用，且失效固体推进剂的利用率大于等于95％。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种膏状炸药的制备方法，其特征在于，所述膏状炸药按重量份包括：

膏状降解产物 100份；

固液剂 1-2份；

氧化剂 8-110份；

敏化剂 1-12份；

所述膏状降解产物为废弃固体推进剂进行化学降解得到的物质；

所述氧化剂为硝胺炸药；

所述固液剂为聚异丁烯丁二酰亚胺或失水山梨糖醇单油酸酯；

所述敏化剂为亚硝基化合物；

所述膏状炸药的制备方法，其包括步骤：

将废弃固体推进剂进行化学降解，得到膏状降解产物；

以降解得到的膏状降解产物为100份，称取固液剂1-2份，加入到混合锅中进行搅拌，形成混悬体；

在所述混悬体中滴加氧化剂8-110份，同时进行搅拌至反应充分进行；

称取敏化剂1-12份，加入到混合锅中进行搅拌，得到膏状炸药；

所述制备方法需保持制备过程中混合锅内的温度不大于60℃；所述废弃固体推进剂为废弃丁羟固体推进剂，所述膏状降解产物按质量百分数包括：铝粉0-18.5%，黑索金0-9%，高氯酸铵24%-56%，降解液5%-10%，其余为短链聚氨酯；

各组分成分总质量比为100%；

所述氧化剂的加入量为所述膏状降解产物中高氯酸铵含量的0.3-2倍。

2.如权利要求1所述的膏状炸药的制备方法，其特征在于：所述膏状炸药还包括第一助剂1-2份，所述第一助剂为磷酸。

3.如权利要求1所述的膏状炸药的制备方法，其特征在于，在所述混悬体中滴加氧化剂8-110份之前，还包括：

对所述膏状降解产物进行热性能分析，得到所述膏状降解产物中高氯酸铵的含量；

根据所述高氯酸铵的含量确定氧化剂的加入量，所述氧化剂的加入量为所述高氯酸铵含量的0.3-2倍。

4.如权利要求1所述的膏状炸药的制备方法，其特征在于，所述将废弃固体推进剂进行化学降解，具体包括：

将加热后的降解液注入内壁具有废弃固体推进剂的发动机燃烧室，并进行搅拌；所述降解液的液面不低于所述废弃固体推进剂的上端面；

将所述发动机燃烧室内的降解混合物注入沉降罐中分层，所述沉降罐中上层为降解物，中层为降解液，下层为固体；

对所述降解物进行过滤，得到膏状降解产物。

5.如权利要求4所述的膏状炸药的制备方法，其特征在于，所述沉降罐中分层后，还包括：

将分层后的降解液进行加热，然后通过高压水射流的方式重新注入并冲刷所述发动机燃烧室内壁的废弃固体推进剂，保持发动机燃烧室内的降解液循环；

所述降解液包括降解化合物和第二助剂，所述降解化合物为胺类、醇类或醇胺类化合物，所述第二助剂为乙酸盐或辛酸盐中的至少一种。

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