CN115477566B - 一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药及挤注成型工艺 - Google Patents
一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药及挤注成型工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药及挤注成型工艺，采用硫酸镁、铝粉及氧化铁代替CL‑20和AP，加入尼龙调节密度和流变性，加入其他小组分进一步调节药浆工艺性，通过挤注工艺可以完成样品制备。本发明的模拟药固含量大于90％、密度1.98g/cm3、粘度与CL‑20基配方接近。
Description
技术领域
本发明涉及一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药及挤注成型工艺，具体涉及一种CL-20基炸药挤注工艺用模拟药及挤注成型工艺。
背景技术
21世纪是一个以“高效毁伤”作为战略战术指导思想的世纪，“精确、高效、安全”引导武器发展的条件，高安全和高能量炸药成为炸药技术的重要发展方向。
以CL-20，DNTF等为基的三代炸药具有高能、高感的特点，随着混合炸药对爆轰能量要求的增加，以三代炸药为基的混合炸药成为目前配方设计的主要内容。惰性钝感粘结剂可以有效降低三代炸药的感度，实现三代炸药配方的不敏感性，浇注PBX炸药中(10％-16％)的粘结剂含量，使浇注PBX成为较好的不敏感炸药。目前三代含能单质炸药晶体形貌较为单一，造成三代浇注PBX炸药配方粘度大，无法采用现有真空浇注工艺实现炸药装药。
挤注工艺是在一定的压力和温度下使药浆充填至整个模具，在挤注过程中伴随真空除气操作，最终使高固含量或高粘态炸药实现高质量成型。
CL-20基炸药挤注工艺研究最主要的任务是获得适合于CL-20基炸药挤注时的温度、压力和保压时间，因为CL-20基PBX炸药的高能和高感特性使挤注工艺参数的研究进展缓慢，设计一种与CL-20基PBX炸药流变性、密度及成型性接近的模拟药成为CL-20基炸药挤注工艺研究的首要任务。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药及挤注成型工艺，解决三代高固含量炸药在挤注时危险性所导致的制备工艺参数无法设置的问题。
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：
一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药，包括以下原料：硫酸镁、铝粉、氧化铁、尼龙、粘结剂、催化剂、固化剂、交联剂、工艺助剂和消泡剂；
所述粘结剂为端羟基聚醚和三醋酸甘油酯；
所述催化剂为三苯基铋；
所述固化剂为2,4-甲苯二异氰酸酯；
所述交联剂为三甲醇丙烷；
所述工艺助剂为卵磷脂；
所述消泡剂为BYK-A500。
本发明还包括如下技术特征：
具体的，按重量份数计，包括以下原料：硫酸镁49-50份、铝粉15份、氧化铁8份、尼龙15.71份、端羟基聚醚4份、三醋酸甘油酯5份、三苯基铋0.01-0.02份、2,4-甲苯二异氰酸酯0.25份，卵磷脂0.01-0.02份，三甲醇丙烷0.5-1.0份，BYK-A500 1.0份。
具体的，按重量份数计，包括以下原料：硫酸镁50份、铝粉15份、氧化铁8份、尼龙15.71份、端羟基聚醚4份、三醋酸甘油酯5份、三苯基铋0.02份、2,4-甲苯二异氰酸酯0.25份，卵磷脂0.01份，三甲醇丙烷0.5份，BYK-A500 1.0份。
具体的，该模拟药的药浆制备过程包括：
(1)称取配方量的各原料；
(2)原材料预处理：将端羟基聚醚在60℃放置24h，铝粉在60℃放置48h；
(3)药浆制备：将端羟基聚醚于捏合锅中，再加入三醋酸甘油酯，60℃下混合20分钟，加入硫酸镁，混合20分钟，加入尼龙混合10分钟，加入铝粉和氧化铁混合10分钟，加入卵磷脂、三甲醇丙烷、BYK-A500，抽真空继续混合1h，加入2,4-甲苯二异氰酸酯和三苯基铋，混合15分钟，得到混合均匀的药浆。
一种所述的三代高固含炸药挤注工艺用模拟药的挤注成型工艺，该工艺通过挤注工装实现，挤注工装包括挤注料仓、压头、筛板和模具，挤注料仓的顶部开口处密封设置所述压头且压头能在挤注料仓内竖向移动，挤注料仓底部与模具密封相接并连通，筛板设在挤注料仓和模具连接处并将挤注料仓和模具上下隔开，在挤注料仓和模具侧壁均设有抽气口；
该工艺包括以下步骤：
1)将模拟药的药浆加入挤注料仓中，药浆的量不能超过挤注料仓侧壁的抽气口高度；
2)抽气口连接真空泵，开启真空泵进行抽真空除气操作5min；
3)通过材料试验机将力作用于压头上，以10mm/min的速度进行挤注；
4)药浆通过筛板注入模具，当压力出现平台区时，保压2-3分钟；
5)记录挤注温度和压头压力；
6)停止加压，停止抽真空，并卸真空后，将模具放入60℃烘箱固化5天，脱模进行性能测试。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明利用硫酸镁、铝粉、氧化铁及尼龙颗粒的组合，粘结剂采用端羟基聚醚(HTPE)和三醋酸甘油酯，固化剂采用与真药配方相同的异氟尔酮二异氰酸酯，催化剂是三苯基铋，交联剂是三甲醇丙烷，工艺助剂是卵磷脂和消泡剂，通过颗粒级配进行模拟药与真药的流变性比对及工艺适应期研究，获得了密度、流变性及工艺适应期与真药接近的挤注工艺模拟药，解决了三代高能炸药挤注工艺初期参数设置的问题。
本发明本模拟药采用硫酸镁、铝粉及氧化铁代替CL-20和AP，加入尼龙调节密度和流变性，加入其他小组分进一步调节药浆工艺性，使模拟药工艺参数与CL-20基高固含量挤注炸药接近。
本发明模拟药的固含量大于90％；密度1.98g/cm3；粘度与CL-20基配方接近；导热率是0.38；热膨胀系数是0.6×10-4；解决了三代高固含量炸药在挤注时危险性所导致的制备工艺参数无法设置的问题。
附图说明
图1是模拟药和CL-20基炸药的应力-应变曲线；
图2挤注工装结构；
图中各个标号的含义为：1.挤注料仓，2.压头，3.模具，4.筛板，5.抽气口，6.药浆。
具体实施方式
本发明提供一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药，包括以下原料：硫酸镁、铝粉、氧化铁、尼龙、粘结剂、催化剂、固化剂、交联剂、工艺助剂和消泡剂；
粘结剂为端羟基聚醚和三醋酸甘油酯；
催化剂为三苯基铋；
固化剂为2,4-甲苯二异氰酸酯；
交联剂为三甲醇丙烷；
工艺助剂为卵磷脂；
消泡剂为BYK-A500。
尼龙生产厂家是美国杜邦，氧化铁的生产厂家是上海猛帝虎实业有限公司。
按重量份数计，包括以下原料：硫酸镁49-50份、铝粉15份、氧化铁8份、尼龙15.71份、端羟基聚醚4份、三醋酸甘油酯5份、三苯基铋0.01-0.02份、2,4-甲苯二异氰酸酯0.25份，卵磷脂0.01-0.02份，三甲醇丙烷0.5-1.0份，BYK-A500 1.0份。
该模拟药的药浆制备过程包括：
(1)称取配方量的各原料；
(2)原材料预处理：将端羟基聚醚在60℃放置24h，铝粉在60℃放置48h。
(3)药浆制备：将端羟基聚醚于捏合锅中，再加入三醋酸甘油酯，60℃下混合20分钟，加入硫酸镁，混合20分钟，加入尼龙混合10分钟，加入铝粉和氧化铁混合10分钟，加入卵磷脂、三甲醇丙烷、BYK-A500，抽真空继续混合1h，加入2,4-甲苯二异氰酸酯和三苯基铋，混合15分钟，得到混合均匀的药浆。
本发明还提供一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药的挤注成型工艺，该工艺通过挤注工装实现，挤注工装包括挤注料仓、压头、筛板和模具，挤注料仓的顶部开口处密封设置压头且压头能在挤注料仓内竖向移动，挤注料仓底部与模具密封相接并连通，筛板设在挤注料仓和模具连接处并将挤注料仓和模具上下隔开，在挤注料仓和模具侧壁均设有抽气口；
该工艺包括以下步骤：
1)将模拟药的药浆加入挤注料仓中，药浆的量不能超过挤注料仓侧壁的抽气口高度；
2)抽气口连接真空泵，开启真空泵进行抽真空除气操作5min；
3)通过材料试验机将力作用于压头上，以10mm/min的速度进行挤注；
4)药浆通过筛板注入模具，当压力出现平台区时，保压2-3分钟；
5)记录挤注温度和压头压力；
6)停止加压，停止抽真空，并卸真空后，将模具放入60℃烘箱固化5天，脱模进行性能测试。
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：
本实施例提供一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药及挤注成型工艺，按重量份数计，包括以下原料：硫酸镁50份、铝粉15份、氧化铁8份、尼龙15.71份、端羟基聚醚4份、三醋酸甘油酯5份、三苯基铋0.02份、2,4-甲苯二异氰酸酯0.25份，卵磷脂0.01份，三甲醇丙烷0.5份，BYK-A500 1.0份。
该模拟药的药浆制备过程包括：
(1)称取配方量的各原料；
(2)原材料预处理：将端羟基聚醚在60℃放置24h，铝粉在60℃放置48h。
(3)药浆制备：将端羟基聚醚于捏合锅中，再加入三醋酸甘油酯，60℃下混合20分钟，加入硫酸镁，混合20分钟，加入尼龙混合10分钟，加入铝粉和氧化铁混合10分钟，加入卵磷脂、三甲醇丙烷、BYK-A500，抽真空继续混合1h，加入2,4-甲苯二异氰酸酯和三苯基铋，混合15分钟，得到混合均匀的药浆。
本实施例中，三代高固含炸药挤注工艺用模拟药的挤注成型工艺通过挤注工装实现，如图2所示，挤注工装包括挤注料仓、压头、筛板和模具，挤注料仓的顶部开口处密封设置压头且压头能在挤注料仓内竖向移动，挤注料仓底部与模具密封相接并连通，筛板设在挤注料仓和模具连接处并将挤注料仓和模具上下隔开，在挤注料仓和模具侧壁均设有抽气口；
该工艺包括以下步骤：
1)将模拟药的药浆加入挤注料仓中，药浆的量不能超过挤注料仓侧壁的抽气口高度；
2)抽气口连接真空泵，开启真空泵进行抽真空除气操作5min；
3)通过材料试验机将力作用于压头上，以10mm/min的速度进行挤注；
4)药浆通过筛板注入模具，当压力出现平台区时，保压2-3分钟；
5)记录挤注温度和压头压力；
6)停止加压，停止抽真空，并卸真空后，将模具放入60℃烘箱固化5天，脱模进行性能测试。
本实施例性能测试如下：
密度测试依据GJB772A-1997方法401.2；
粘度测试采用马尔文毛细管流变仪；
比热容测试依据GJB772A-1997方法405.1；
热膨胀系数测试依据GJB772A-1997方法408.2；
压缩应力-应变曲线依据GJB772A-1997方法418.1；
CL-20基真药配方：铝粉/CL-20/AP/粘结剂＝35/34/21/10；
表1为性能测试数据，图1是模拟药和CL-20基炸药的应力-应变曲线；
表1性能测试数据
| 实施例 | 密度/g/cm3 | 粘度/Pa.s | 比热/J/(kg.k) | 热膨胀系数 |
| 实施例1 | 1.98 | 520 | 0.40 | 0.62×10-4 |
| CL-20基配方 | 1.97 | 509 | 0.38 | 0.61×10-4 |
通过上述对比可知，本模拟药采用硫酸镁、铝粉及氧化铁代替CL-20和AP，加入尼龙调节密度和流变性，加入其他小组分进一步调节药浆工艺性，使模拟药工艺参数与CL-20基高固含量挤注炸药接近。
Claims (3)
1.一种三代高固含炸药挤注工艺用模拟药，其特征在于，包括以下原料：硫酸镁、铝粉、氧化铁、尼龙、粘结剂、催化剂、固化剂、交联剂、工艺助剂和消泡剂；
所述粘结剂为端羟基聚醚和三醋酸甘油酯；
所述催化剂为三苯基铋；
所述固化剂为2,4-甲苯二异氰酸酯；
所述交联剂为三甲醇丙烷；
所述工艺助剂为卵磷脂；
所述消泡剂为BYK-A500；
按重量份数计，包括以下原料：硫酸镁49-50份、铝粉15份、氧化铁8份、尼龙15.71份、端羟基聚醚4份、三醋酸甘油酯5份、三苯基铋0.01-0.02份、2,4-甲苯二异氰酸酯0.25份，卵磷脂0.01-0.02份，三甲醇丙烷0.5-1.0份，BYK-A500 1.0份；
该模拟药的药浆制备过程包括：
(1)称取配方量的各原料；
(2)原材料预处理：将端羟基聚醚在60℃放置24h，铝粉在60℃放置48h；
(3)药浆制备：将端羟基聚醚于捏合锅中，再加入三醋酸甘油酯，60℃下混合20分钟，加入硫酸镁，混合20分钟，加入尼龙混合10分钟，加入铝粉和氧化铁混合10分钟，加入卵磷脂、三甲醇丙烷、BYK-A500，抽真空继续混合1h，加入2,4-甲苯二异氰酸酯和三苯基铋，混合15分钟，得到混合均匀的药浆。
2.如权利要求1所述的三代高固含炸药挤注工艺用模拟药，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：硫酸镁50份、铝粉15份、氧化铁8份、尼龙15.71份、端羟基聚醚4份、三醋酸甘油酯5份、三苯基铋0.02份、2,4-甲苯二异氰酸酯0.25份，卵磷脂0.01份，三甲醇丙烷0.5份，BYK-A500 1.0份。
3.一种如权利要求2所述的三代高固含炸药挤注工艺用模拟药的挤注成型工艺，其特征在于，该工艺通过挤注工装实现，挤注工装包括挤注料仓、压头、筛板和模具，挤注料仓的顶部开口处密封设置所述压头且压头能在挤注料仓内竖向移动，挤注料仓底部与模具密封相接并连通，筛板设在挤注料仓和模具连接处并将挤注料仓和模具上下隔开，在挤注料仓和模具侧壁均设有抽气口；
该工艺包括以下步骤：
1)将模拟药的药浆加入挤注料仓中，药浆的量不能超过挤注料仓侧壁的抽气口高度；
2)抽气口连接真空泵，开启真空泵进行抽真空除气操作5min；
3)通过材料试验机将力作用于压头上，以10mm/min的速度进行挤注；
4)药浆通过筛板注入模具，当压力出现平台区时，保压2-3分钟；
5)记录挤注温度和压头压力；
6)停止加压，停止抽真空，并卸真空后，将模具放入60℃烘箱固化5天，脱模进行性能测试。
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| Title |
|---|
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