CN115108871B - 一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法 - Google Patents
一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115108871B CN115108871B CN202210698924.8A CN202210698924A CN115108871B CN 115108871 B CN115108871 B CN 115108871B CN 202210698924 A CN202210698924 A CN 202210698924A CN 115108871 B CN115108871 B CN 115108871B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- explosive
- liquid
- cast
- fusion
- determining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
- C06B21/0033—Shaping the mixture
- C06B21/0058—Shaping the mixture by casting a curable composition, e.g. of the plastisol type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
- C06B23/001—Fillers, gelling and thickening agents (e.g. fibres), absorbents for nitroglycerine
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，该方法根据待测炸药药液的表面张力和待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，计算并获得固液界面粘附功；再根据固液界面粘附功的最大值，既能够确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例。该方法的实验量小、成本低、时间周期短且最终确定的添加比例较为精确，即能够高效简便地确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例。
Description
技术领域
本发明属于熔铸炸药技术领域，涉及熔铸炸药的功能助剂，具体涉及一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法。
背景技术
熔铸炸药是一种将高能固相炸药颗粒加入熔融态载体炸药中，形成浆状流体并通过浇铸成型的混合炸药。熔铸炸药具有能量高、工艺简单、生产成本低、可适应各种异形装药等优点，在武器弹药装备中有着重要的应用需求，是目前应用最广泛的一类军用混合炸药。
由于熔铸炸药的力学性能差且安全性低，不能满足钝感弹药的要求，因而限制了其在高性能武器系统中的应用。为了克服熔铸炸药上述缺陷，可以在熔铸炸药中加入蜡、聚合物纤维、热塑性和热固性弹性体等功能助剂，加入功能助剂能够增强载体炸药与粉体炸药晶体间的界面作用，改善熔铸炸药的韧性和弹性，提高力学性能和安全性，虽然爆轰性能会有所降低，但能够满足应用需求。
在熔铸炸药中功能助剂的添加比例一般在3%之内，而如何在3%之内确定最优值则是一直未解决的难题。目前最常用的方法，是先根据经验添加不同比例的功能助剂，然后对配方的安全性、力学性能及爆轰性能进行测试，获得添加剂含量对安全性、力学性能及爆轰性能的影响规律，最后获得相对合理的添加比例。例如《添加剂对炸药安全和爆轰性能的影响》一文中，针对一种三硝基甲苯基熔铸炸药，通过大药片撞击感度试验、电探针和锰铜压力计，获得了功能助剂对其撞击感度、爆速和爆压的影响规律。《高聚物添加剂对B炸药撞击感度和作功能力的影响》一文中，针对一种三硝基甲苯基熔铸炸药，通过大药片撞击感度试验、苏珊试验和圆筒试验，获得了功能助剂对其撞击感度和做功能力的影响规律。
上述现有技术，虽然能够确定熔铸炸药中功能助剂的合理添加比例，但是存在实验量大、成本高、时间周期长以及最终确定的添加比例不够精确的缺点。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，解决现有技术中缺乏高效简便的方法，以确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，该方法根据待测炸药药液的表面张力和待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，计算并获得固液界面粘附功；再根据所述的固液界面粘附功的最大值，确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例。
本发明还具有如下技术特征：
该方法具体包括如下步骤：
步骤一，制备熔态载体炸药药液；
将载体炸药于95～120℃的温度下加热20～40min，制得多份熔态载体炸药药液；
步骤二，制备待测炸药药液；
在步骤一制得的多份熔态载体炸药药液中，分别加入不同添加比例的功能助剂，搅拌至完全溶解，制得多份待测炸药药液；
步骤三，表面张力测量；
将步骤二制得的待测炸药药液于保温状态下，置于表面张力仪的测试平台中，测量并获得待测炸药药液的表面张力；
步骤四，接触角测量；
将粉体炸药装入石英管内，将装填好粉体炸药的石英管插入接触角测量仪的夹具上，将步骤二制得的待测炸药药液置于接触角测量仪的测试平台上，测量并获得待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角；
步骤五，计算固液界面粘附功；
根据步骤三测得的待测炸药药液的表面张力，以及步骤四测得的待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，按照如下公式I，计算并获得固液界面粘附功：
式I；
式中：
W a 表示固液界面粘附功，单位为mJ∙m-2；
γ l 表示待测炸药药液的表面张力，单位为mJ∙m-2；
θ表示待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，单位为°；
步骤六，确定功能助剂的最佳添加比例；
根据步骤五获得的固液界面粘附功的最大值，确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例；所述的熔铸炸药为包含载体炸药和粉体炸药的熔铸炸药。
具体的，步骤一中，所述的载体炸药为2,4-二硝基茴香醚、三硝基甲苯、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱或3,4-二硝基吡唑。
具体的，步骤二中，所述的功能助剂为石蜡、吐温60或聚氨酯弹性体。
具体的，步骤二中，所述的功能助剂的添加比例为0～3 wt.%。
具体的，步骤三中，所述的粉体炸药为奥克托今、黑索今、CL-20、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮或硝基胍。
具体的，步骤三中，所述的粉体炸药的中位径为30～100 μm。
具体的，在接触角测量前，需要先将所述的粉体炸药在70℃的温度下烘干24小时。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，根据待测炸药药液的表面张力和待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，计算并获得固液界面粘附功；再根据固液界面粘附功的最大值，既能够确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例。该方法的实验量小、成本低、时间周期短且最终确定的添加比例较为精确，即能够高效简便地确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例。
附图说明
图1为实施例1中的待测炸药药液的表面张力曲线图。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
黏附功（
Wa）指的是，将单位面积的A相和B相界面分离为A相-气相交界表面，以及B相-气相交界表面所需要的功。黏附功越大，说明A相与B相结合得越牢固，对形成有效和高性能的黏结结构越有利，从而可以提高炸药的力学性能与安全性。
本发明中：
表面张力仪采用现有技术中已知的JK99B全自动表面张力仪，表面张力测量采取的方法为现有技术中已知的白金板法。
接触角测量仪采用现有技术中已知的JK99C粉体接触角测量仪。
熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例为质量比例。
需要说明的是，本发明中的所有的原料，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的原料。例如，功能助剂石蜡、吐温60和聚氨酯弹性体均采用已知常用的石蜡、吐温60和聚氨酯弹性体。
本发明的实施例中，优选的，聚氨酯弹性体采用聚氨酯弹性体-5702。
CL-20指的是2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出了一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤一，制备熔态载体炸药药液；
准确称取50g载体炸药，将称取好的载体炸药于熔药锅中，在105℃的油浴中加热约30min，制得熔态载体炸药药液。重复上述过程七次，制得七份熔态载体炸药药液。本实施例中，载体炸药为2,4-二硝基茴香醚。
步骤二，制备待测炸药药液；
待步骤一制得的熔态载体炸药药液的温度恒定后，在七份熔态载体炸药药液中分别加入不同添加比例的功能助剂，搅拌至完全溶解，制得七份待测炸药药液。本实施例中，功能助剂为石蜡，功能助剂的添加比例为0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%和3%，即功能助剂的添加质量分别为0 g、0.25g、0.5g、0.75g、1g、1.25g和1.5g。
步骤三，表面张力测量；
将20～30mL步骤二制得的待测炸药药液倒入专用烧杯中并保温，然后置于表面张力仪的测试平台中；将测试平台的白金板用丙酮清洗干净，然后将清洗好的白金板挂于测试平台的仪器挂钩上，测量并获得待测炸药药液的表面张力。
步骤四，接触角测量；
取2g烘干后的粉体炸药装入10cm长的专用石英管内，振动石英管，使相同材料的粉体炸药在石英管内高度保持一致；将装填好粉体炸药的石英管接触角测量仪的夹具上，将装有步骤二制得的待测炸药药液的专用烧杯，置于接触角测量仪的测试平台上，测量并获得待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角。
本实施例中，粉体炸药为奥克托今，粉体炸药的中位径为30 μm，在接触角测量需要先将粉体炸药在70℃烘干24小时。
步骤五，计算固液界面粘附功；
根据步骤三测得的待测炸药药液的表面张力，以及步骤四测得的待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，按照如下公式I，计算并获得固液界面粘附功：
式I；
式中：
W a 表示固液界面粘附功，单位为mJ∙m-2；
γ l 表示待测炸药药液的表面张力，单位为mJ∙m-2；
θ表示待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，单位为°。
步骤六，确定功能助剂的最佳添加比例；
根据步骤五获得的固液界面粘附功的最大值，确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例，熔铸炸药为包含载体炸药和粉体炸药的熔铸炸药。
本实施例中，表面张力测量的测量结果如图1及表1所示；接触角测量的测量结果和固液界面粘附功的计算结果如表1所示：
表1 实施例1中的测量和计算结果
| 石蜡的添加比例 | 0 | 0.50% | 1% | 1.50% | 2% | 2.50% | 3% |
| 待测炸药药液的表面张力 （单位：mJ∙m-2） | 34.9 | 30.2 | 32.6 | 29.4 | 28.3 | 29.9 | 31.6 |
| 待测炸药药液与粉体炸药 的界面接触角（单位：°） | 70.14 | 50.6 | 41.2 | 39.6 | 36.4 | 45.3 | 48.5 |
| 固液界面粘附功（单位：mJ∙m-2） | 46.75 | 49.36 | 57.12 | 52.05 | 51.07 | 50.93 | 52.53 |
由表1可知，当石蜡的添加比例为1%时，固液界面粘附功最大，因此对于包含2,4-二硝基茴香醚和奥克托今的熔铸炸药而言，石蜡的最佳添加比例为1%。
实施例2：
本实施例给出了一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，该方法具体包括如下步骤：
本实施例中，步骤一与实施例1的步骤一基本相同，区别在于，加热温度为95℃，载体炸药为三硝基甲苯。
本实施例中，步骤二与实施例1的步骤二基本相同，区别在于，功能助剂为吐温60。
本实施例中，步骤三与实施例1的步骤三相同.
本实施例中，步骤四与实施例1的步骤四基本相同，区别在于，粉体炸药为黑索今。
本实施例中，步骤五和六与实施例1的步骤五和六相同。
本实施例中，表面张力测量、接触角测量的测量结果和固液界面粘附功的计算结果如表2所示：
表2 实施例2中的测量和计算结果
| 吐温60的添加比例 | 0 | 0.5% | 1% | 1.5% | 2% | 2.5% | 3% |
| 待测炸药药液的表面张力 （单位：mJ∙m-2） | 43.6 | 40.3 | 39.8 | 39 | 38.7 | 29.9 | 31.6 |
| 待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角（单位：°） | 77.4 | 66.5 | 50.3 | 45.9 | 36.4 | 45.3 | 50.2 |
| 固液界面粘附功（单位：mJ∙m-2） | 53.11 | 56.37 | 65.22 | 66.14 | 69.85 | 50.93 | 51.83 |
由表2可知，当吐温60的添加比例为2%时，固液界面粘附功最大，因此对于包含三硝基甲苯和黑索今的熔铸炸药而言，吐温60的最佳添加比例为2%。
实施例3：
本实施例给出了一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，该方法具体包括如下步骤：
本实施例中，步骤一与实施例1的步骤一基本相同，区别在于，加热温度为120℃，载体炸药为3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱。
本实施例中，步骤二与实施例1的步骤二基本相同，区别在于，功能助剂为聚氨酯弹性体。
本实施例中，步骤三与实施例1的步骤三相同。
本实施例中，步骤四与实施例1的步骤四基本相同，区别在于，粉体炸药为CL-20。
本实施例中，步骤五和六与实施例1的步骤五和六相同。
本实施例中，表面张力测量、接触角测量的测量结果和固液界面粘附功的计算结果如表3所示：
表3 实施例3中的测量和计算结果
| 聚氨酯弹性体的添加比例 | 0 | 0.5% | 1% | 1.5% | 2% | 2.5% | 3% |
| 待测炸药药液的表面张力 （单位：mJ∙m-2） | 52.6 | 48.6 | 53.2 | 52.7 | 47.3 | 46.5 | 50.2 |
| 待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角（单位：°） | 80.3 | 65.1 | 60.3 | 50.2 | 44.4 | 60.3 | 83.8 |
| 固液界面粘附功（单位：mJ∙m-2） | 61.46 | 69.06 | 79.56 | 86.43 | 81.09 | 69.54 | 55.62 |
由表3可知，当聚氨酯弹性体的添加比例为1.5%时，固液界面粘附功最大，因此对于包含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱和CL-20的熔铸炸药而言，聚氨酯弹性体的最佳添加比例为2%。
Claims (7)
1.一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，其特征在于，根据待测炸药药液的表面张力和待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，计算并获得固液界面粘附功；再根据所述的固液界面粘附功的最大值，确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例；
该方法具体包括如下步骤：
步骤一，制备熔态载体炸药药液；
将载体炸药于95～120℃的温度下加热20～40min，制得多份熔态载体炸药药液；
步骤二，制备待测炸药药液；
在步骤一制得的多份熔态载体炸药药液中，分别加入不同添加比例的功能助剂，搅拌至完全溶解，制得多份待测炸药药液；
步骤三，表面张力测量；
将步骤二制得的待测炸药药液于保温状态下，置于表面张力仪的测试平台中，测量并获得待测炸药药液的表面张力；
步骤四，接触角测量；
将粉体炸药装入石英管内，将装填好粉体炸药的石英管插入接触角测量仪的夹具上，将步骤二制得的待测炸药药液置于接触角测量仪的测试平台上，测量并获得待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角；
步骤五，计算固液界面粘附功；
根据步骤三测得的待测炸药药液的表面张力，以及步骤四测得的待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，按照如下公式I，计算并获得固液界面粘附功：
式I；
式中：
W a 表示固液界面粘附功，单位为mJ∙m-2；
γ l 表示待测炸药药液的表面张力，单位为mJ∙m-2；
θ表示待测炸药药液与粉体炸药的界面接触角，单位为°；
步骤六，确定功能助剂的最佳添加比例；
根据步骤五获得的固液界面粘附功的最大值，确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例；所述的熔铸炸药为包含载体炸药和粉体炸药的熔铸炸药。
2.如权利要求1所述的确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，其特征在于，步骤一中，所述的载体炸药为2,4-二硝基茴香醚、三硝基甲苯、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱或3,4-二硝基吡唑。
3.如权利要求1所述的确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，其特征在于，步骤二中，所述的功能助剂为石蜡、吐温60或聚氨酯弹性体。
4.如权利要求1所述的确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，其特征在于，步骤二中，所述的功能助剂的添加比例为0～3wt.%。
5.如权利要求1所述的确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，其特征在于，步骤三中，所述的粉体炸药为奥克托今、黑索今、CL-20、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮或硝基胍。
6.如权利要求1所述的确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，其特征在于，步骤三中，所述的粉体炸药的中位径为30～100 μm。
7.如权利要求1所述的确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法，其特征在于，在接触角测量前，需要先将所述的粉体炸药在70℃的温度下烘干24小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210698924.8A CN115108871B (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210698924.8A CN115108871B (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115108871A CN115108871A (zh) | 2022-09-27 |
| CN115108871B true CN115108871B (zh) | 2023-05-09 |
Family
ID=83329187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210698924.8A Active CN115108871B (zh) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | 一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115108871B (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE511285C2 (sv) * | 1997-04-29 | 1999-09-06 | Foersvarets Forskningsanstalt | Smältgjutna laddningar |
| AU6046300A (en) * | 1999-12-22 | 2001-07-03 | Cordant Technologies, Inc. | Reduced sensitivity melt-cast explosives |
| AU2017265077A1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-06-14 | Applied Explosives Technology Pty Limited | Improved Detonation Pressure Method and Apparatus |
| CN106631639B (zh) * | 2017-01-06 | 2019-05-21 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 提高含能材料表面润湿性能和炸药力学性能的方法 |
| US11850293B2 (en) * | 2018-09-21 | 2023-12-26 | The Procter & Gamble Company | Active agent-containing matrix particles and processes for making same |
-
2022
- 2022-06-20 CN CN202210698924.8A patent/CN115108871B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115108871A (zh) | 2022-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Study on the rheological properties of CL-20/HTPB casting explosives | |
| CN115108871B (zh) | 一种确定熔铸炸药中功能助剂的最佳添加比例的方法 | |
| US3400026A (en) | Thickened aqueous inorganic oxidizer salt explosive composition containing dissolvedproteinaceous material | |
| CN109836300A (zh) | 一种高热安定性pbx炸药及其制备方法 | |
| US3418184A (en) | Smoke producing propellant | |
| CN112082907A (zh) | 一种粘结剂粘度测试方法及溶液配制装置 | |
| JP2002047088A (ja) | 耐水性粒状爆薬組成物 | |
| US2421778A (en) | Initiating explosives | |
| CN113913106B (zh) | 一种抗静电包覆液、涂覆工艺及含能药柱 | |
| CN106431794B (zh) | 一种抗冻乳化炸药及其制备方法 | |
| US2537039A (en) | Gelatinous explosive composition | |
| US3728170A (en) | Plastic-bonded explosive compositions and the preparation thereof | |
| US6932878B1 (en) | Explosive compositions | |
| CN105675452A (zh) | 一种基于接触角测量的包覆层材料抗迁移性能表征方法 | |
| Joshi et al. | Studies on rheological properties and process parameters of TNT based castable high explosive compositions | |
| CN106565391A (zh) | 一种含退役火药高爆速抗水型震源药柱及其制备方法 | |
| US3146140A (en) | Composition comprising trinitrotoluene and o-nitrophenol | |
| US3798092A (en) | Low-temperature liquid explosive composition | |
| Jaffe et al. | Determination of the critical diameter of explosive materials | |
| Zeman et al. | Concerning the shock sensitivities of certain plastic bonded explosives based on attractive cyclic nitramines | |
| US3438823A (en) | Blasting composition containing a salt,liquid nitric ester and wetting agent | |
| JP2002029877A (ja) | 耐水性粒状爆薬組成物 | |
| US3255057A (en) | Sensitized ammonium nitrate explosives containing a hydrogen ion indicator | |
| US2430274A (en) | Explosive composition | |
| CN110043393B (zh) | 一种基于接触角数据和配方的pbt推进剂高温力学性能预估方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |