CN114806003B - 一种发射药包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发射药包装材料及其制备方法，它的原料包括按照重量份比计的碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂，其中，碳纳米管占1‑6份，分散剂占0.1‑0.6份，余量为线性低密度聚乙烯树脂；制备方法步骤包括：称取碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂后，将碳纳米管与分散剂混合得混合物一；将线性低密度聚乙烯树脂加入所得混合物一，并通过高混机混匀得混合物二；将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子。本发明提供了一种采用改性塑料直接作为发射药包装材料的全新方案，以很少量的添加剂实现了包装材料与发射药的相容性达到1级水平。

Description

一种发射药包装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于发射药包装材料技术领域，具体涉及一种发射药包装材料及其制备方法。
背景技术
发射药是各类武器装备发射、驱动、毁伤的动力能源和威力能源，是国防基础性战略物资，为应对战争的突发性，发射药在和平时期需要安全储存，战争时期要求产品使用可靠。发射药是一种自身含氧化成分和可燃成分，并具有一定形状的固体含能材料，敏感性极高，因此对发射药的贮存和运输具有极为苛刻的要求。在贮存和运输过程中摩擦产生的静电会造成发射药燃烧爆炸事故，且发射药在长期贮存过程中易与包装材料发生化学反应，使发射药化学成分发生变化从而影响装备使用可靠性。
目前，发射药包装材料通常采用红松、冷杉、云杉等优质木箱内套镀锌钢板金属箱的方式制得，虽然这种包装材料力学强度高，密封性强，阻燃、防静电性能优良，但是存在结构复杂、自重大、成本高、制造效率低、木材资源浪费大等缺点。基于此，有文献(212778911U)公开了采用塑料箱内套金属箱的组合方式，金属箱以镀锌铁皮为基材，塑料箱采用使用抗静电HDPE作为外箱材料。然而，该方案本质上仍然是采用金属箱包装发射药，依然存在自重大、成本高等问题。如前所述，现有发射药包装材料的技术路线都是采用金属材料包装发射药，如果能开发一种新型的低成本轻质发射药非金属包装材料便能彻底解决现有的金属材料+木箱包装发射药存在的问题。
更关键地是，采用非金属包装材料至少要满足最关键的三个防护需求才能作为发射药包装材料，一是具备合适的表面电阻率(106～1012Ω)，二是确保其(包装材料)与发射药具备良好的相容性，三是要确保其(包装材料)具有足够的力学性能。然而，传统的纤维、布料、高分子材料等非金属包装材料无法兼顾前述关键要求，且现阶段面临的最大难点还在于无法将包装材料与发射药的相容性控制在1级水平，更难以将表面电阻率控制在相对较佳的水平(109～1010Ω)。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种发射药包装材料及其制备方法。
本发明目的是采用如下技术方案实现的。
一种发射药包装材料，其特征在于：它的原料包括按照重量份比计的碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂，其中，碳纳米管占1-6份，分散剂占0.1-0.6份，余量为线性低密度聚乙烯树脂。
作为优选，所述碳纳米管占2-5份，所述分散剂占0.2-0.5份。
作为优选，所述碳纳米管为4份，所述分散剂为0.4份，所述线性低密度聚乙烯树脂为95.6份。
作为优选，所述碳纳米管的管径为10-20nm，管长≤50μm。
作为优选，所述分散剂采用蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂。
本发明中，所述包装材料为塑料粒子，它是由按照前述配比的碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂熔融共混后经造粒工艺制得。
本发明中，所述包装材料为包装桶，它是由按照前述配比的碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂熔融共混后经造粒、滚塑成型工艺制得。
一种前述发射药包装材料(包装桶)的制备方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，按前述配比称取碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂后，将碳纳米管与分散剂混合，得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，所得塑料粒子去除水分后磨成粉体，再进行滚塑成型。
作为优选，步骤3中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min。
有益效果：
1、本发明提供了一种采用改性塑料直接作为发射药包装材料的全新方案；
2、本发明提供的发射药包装材料，以很少量的添加剂实现了包装材料与发射药的相容性达到1级水平，其表面电阻率达到109～1010Ω的优异水平，力学性能好，特别是拉伸强度达到18.88MPa、冲击强度达到13.1KJ/m2；
3、本发明提供的发射药包装材料自重小，不到传统木箱+金属结构自重的1/5；制造成本低，仅约传统木箱+金属结构制作成本的1/10；生效效率高，至少为传统木箱+金属结构生产效率的10倍，平均每十五分钟可制作出一个发射药包装桶；
4、本发还适用于快速制备中大型中空发射药包装桶(直径≥1米，高度≥1.5米，壁厚≥10mm)，为包装和贮存大体量的发射药提供了更好的方案。
附图说明
图1是实施例中包装材料的表面电阻率测试结果。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明，应当理解，此次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。
实施例1：一种发射药包装材料的制备方法，步骤包括：
步骤1，称取碳纳米管200g、蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂20g、线性低密度聚乙烯树脂9780g后，将碳纳米管200g与蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂20g混合，机械搅拌后得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂9780g加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；本步骤中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，所得塑料粒子去除水分后磨成粒径为30-60目的粉体，再进行滚塑成型，得规格(长*宽*高*壁厚)为500mm*400mm*450mm*6mm的发射药包装桶。
实施例2：一种发射药包装材料的制备方法，步骤包括：
步骤1，称取碳纳米管300g、蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂30g、线性低密度聚乙烯树脂9670g后，将碳纳米管300g与蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂30g混合，机械搅拌后得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂9670g加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；本步骤中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，所得塑料粒子去除水分后磨成粒径为30-60目的粉体，再进行滚塑成型，得规格(长*宽*高*壁厚)为500mm*400mm*450mm*6mm的发射药包装桶。
实施例3：一种发射药包装材料的制备方法，步骤包括：
步骤1，称取碳纳米管400g(含量占比4％)、蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂40g(含量占比4％)、线性低密度聚乙烯树脂9560g(含量占比95.6％)后，将碳纳米管400g与蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂40g混合，机械搅拌后得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂9560g加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；本步骤中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，去除水分后进行滚塑成型，得规格(长*宽*高*壁厚)为500mm*400mm*450mm*6mm的发射药包装桶。
实施例4：一种发射药包装材料的制备方法，步骤包括：
步骤1，称取碳纳米管500g、蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂50g、线性低密度聚乙烯树脂9450g后，将碳纳米管500g与蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂50g混合，机械搅拌后得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂9450g加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；本步骤中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，所得塑料粒子去除水分后磨成粒径为30-60目的粉体，再进行滚塑成型，得规格(长*宽*高*壁厚)为500mm*400mm*450mm*6mm的发射药包装桶。
实施例5：一种发射药包装材料的制备方法，步骤包括：
步骤1，称取碳纳米管600g、蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂60g、线性低密度聚乙烯树脂9340g后，将碳纳米管600g与蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂60g混合，机械搅拌后得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂9340g加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；本步骤中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，所得塑料粒子去除水分后磨成粒径为30-60目的粉体，再进行滚塑成型，得规格(长*宽*高*壁厚)为500mm*400mm*450mm*6mm的发射药包装桶。
对各实施例制得的样品进行性能检测。
按照GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》测试样品表面电阻率，结果见图1，由图1可知，实施例3中样品的表面电阻率最为理想。
按照GB/T 1040-2006《塑料拉伸性能的测定》测试实施例3中样品拉伸强度和断裂伸长率，按照GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》测试样品冲击强度，结果见表1；由表1可知，其力学性能优异，特别是拉伸强度达到18.88MPa，冲击强度达到13.1KJ/m2。
表1实施例3中包装材料力学性能
样品 拉伸强度MPa 断裂伸长率％ 冲击强度KJ/m2
实施例3中样品 18.88 474 13.1
按照GJB 772A-97《炸药试验方法》方法502.1安全性和相容性差热分析和差示扫描量热法测试实施例3中样品与硝胺发射药、叠氮硝胺发射药、硝基胍发射药的相容性，结果见表2。由表2可知，实施例3中包装材料与硝胺发射药、叠氮硝胺发射药、硝基胍发射药均具有良好的相容性。
表2实施例3中包装材料相容性测试结果
各实施例中制得发射药包装桶自重小，不到传统木箱+金属结构(同等容积)自重的1/5；制造成本低，仅约传统木箱+金属结构制作成本的1/10；生效效率高，至少为传统木箱+金属结构生产效率的10倍，平均每十五钟可制作出一个发射药包装桶。
实施例6：一种发射药包装材料(塑料粒子)的制备方法，步骤包括：
步骤1，称取碳纳米管400g(含量占比4％)、蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂40g(含量占比4％)、线性低密度聚乙烯树脂9560g(含量占比95.6％)后，将碳纳米管400g与蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂40g混合，机械搅拌后得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂9560g加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；本步骤中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min。
实施例7：一种发射药包装材料(塑料粉末)的制备方法，步骤包括：
步骤1，称取碳纳米管400g(含量占比4％)、蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂40g(含量占比4％)、线性低密度聚乙烯树脂9560g(含量占比95.6％)后，将碳纳米管400g与蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂40g混合，机械搅拌后得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂9560g加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；本步骤中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，所得塑料粒子去除水分后磨成粒径为30-60目的粉体/粉末。

Claims (7)

1.一种发射药包装材料，其特征在于：它的原料由按照重量份比计的4份碳纳米管、0.4份蜡状乙撑双硬脂酰胺分散剂、95.6份线性低密度聚乙烯树脂组成。
2.根据权利要求1所述的发射药包装材料，其特征在于：所述碳纳米管的管径为10-20nm，管长≤50μm。
3.根据权利要求1-2任一项所述的发射药包装材料，其特征在于：所述包装材料为塑料粒子，它是由按照前述配比的碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂熔融共混后经造粒工艺制得。
4.根据权利要求1-2任一项所述的发射药包装材料，其特征在于：所述包装材料为包装桶，它是由按照前述配比的碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂熔融共混后经造粒、滚塑成型工艺制得。
5.一种如权利要求4所述发射药包装材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，按前述配比称取碳纳米管、分散剂、线性低密度聚乙烯树脂后，将碳纳米管与分散剂混合，得混合物一；
步骤2，将称取的线性低密度聚乙烯树脂加入所得混合物一，并通过高混机混匀，得混合物二；
步骤3，将所得混合物二加入到双螺杆挤出机中进行共混和挤出造粒，得塑料粒子；
步骤4，将所得塑料粒子于60℃下烘干4h，所得塑料粒子去除水分后磨成粉体，再进行滚塑成型。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，双螺杆挤出机的双螺杆温度分11个区进行控制，一区温度控制为160℃，机头温度控制为200℃，其余温度区均控制为190℃，螺杆转速控制350r/min。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述发射药为硝胺发射药、叠氮硝胺发射药或硝基胍发射药。
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