CN116023199B - 一种高爆热富氟炸药及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高爆热富氟炸药，包括以下质量百分比的组分：含氟环氧树脂：11.5％‑23.0％；炸药：38.0％‑62.0％；燃料：11.0％‑31.0％；固化剂：4.5％‑9.0％；表面活性剂：1.5％‑3.0％。其中含氟环氧树脂中氟的质量分数不低于43.5％，所述含氟环氧树脂的环氧值不低于0.40；炸药为三氨基三硝基苯、黑索今、奥克托今、六硝基六氮杂异伍兹烷中的一种或多种组合；燃料为硼粉、铝粉、铝‑镁合金中的一种或多种的组合；当含有铝时，所述燃料中铝的质量分数为45.0％‑85.0％。
Description
技术领域
本发明涉及含能材料领域，具体涉及一种高爆热富氟炸药及其制备方法。
背景技术
塑性粘结炸药具有可设计的能量性能，良好的安全、力学、加工性能。被广泛应用于各类战斗部装药。以为美军钻地战斗部GBU-24、GBU-28为例，其装药采用浇注型塑性粘结炸药PBXN-109。粘结体系是浇注型PBX形成具有一定力学性能整体的关键，目前浇注型PBX粘结体系是以端羟基聚丁二烯(HTPB)为代表的惰性粘结体系。尽管HTPB体系具有工艺适用性强的优点，其非含能固化体系极大限制了浇注型PBX整体能量水平。
针对这一问题，国内外研究关注于粘结体系能量水平的提高。相较于HTPB体系，环氧树脂粘结体系除了具有强度高、形变低、耐酸碱性强等优点，可以有效抵抗战斗部侵彻过程中高温、高压、高过载工况之外。其分子结构中还具有丰富的反应点位，便于引入含能基团以提升整体能量水平。
现有公开技术中，将氟原子引入环氧树脂体系中的应用研究较多。氟原子具有强电负性，氟-碳具有高键能(540kJ/mol)，其作为氧化元素的氧化能力高于氧元素，易参于爆炸反应能量释放，因此适与点火温度高、热值高的金属燃料配合放热，如与硼元素反应形成BF3。典型顺丁橡胶基氟材料氟含量水平较低对爆热提高水平有限，因为其预聚物分子结构中包含大量的惰性链段。环氧树脂预聚物分子量较低，有利于高密度氟原子引入，从而提高混合炸药能量密度，因此含氟环氧树脂在提高混合炸药能量水平上具有独特优势。
发明内容
针对炸药粘结体系能量水平不高的问题，本发明的第一个目的在于提供一种高爆热富氟炸药。本发明的第二个目的在于提供一种高爆热富氟炸药的制备方法。
本发明技术方案如下：一种高爆热富氟炸药，包括按以下质量百分含量的组分：
含氟环氧树脂：11.5％-23.0％；
炸药：38.0％-62.0％；
燃料：11.0％-31.0％；
固化剂：4.5-9.0％；
表面活性剂：1.5％-3.0％；
进一步的，所述含氟环氧树脂中氟的质量分数不低于43.5％，所述含氟环氧树脂环氧值不低于0.40。
进一步的，所述炸药为三氨基三硝基苯(TATB)、黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)中的一种或组合。
进一步的，所述燃料为硼粉(B)、铝粉(Al)、铝-镁合金(Al-Mg)中的一种或多种的组合，当含有铝时，所述燃料中铝的质量分数为45.0％-85.0％。
进一步的，所述固化剂为六氟双酚A和/或四氟邻苯二甲酸酐。
进一步的，所述表面活性剂为全氟辛基磺酸胺和/或全氟辛基硅烷。
本发明还提供了上述高爆热富氟炸药的制备方法：
S1、将表面活性剂、含氟环氧树脂质量配比称量入容器；
S2、将燃料按质量配比单独称量入盛装表面活性剂、含氟环氧树脂的容器中；
S3、将燃料与表面活性剂、含氟环氧树脂混合均匀，形成没有目视燃料颗粒的预混料浆，并将预混料浆加入混合设备中；
S4、将炸药、固化剂按质量配比依次称量入混合设备，混合形成粘度不超过500Pa·s的料浆；
S5、将混合均匀的料浆，在负压环境下注于装药容腔或试件内，25℃-75℃下固化20h-50h，料浆固化成型即可。进一步的，所述负压环境压强不高于0.45kPa。
本发明的有益效果为：所用含氟环氧树脂固化体系由于氟含量较高，具有提高混合炸药能量密度与爆热的双重功效。此外其预聚物与固化剂配合形成热固性交联网络结构可显著提高制品的力学性能，其中制品抗拉强度为34-46MPa、抗压强度为76-90MPa。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种炸药配方和性能测结果，见表1。
表1
实施例2
本实施例提供一种炸药配方和性能测结果，见表2。
表2
实施例3
本实施例提供一种炸药配方和性能测结果，见表3。
表3
实施例4
本实施例提供一种炸药配方和性能测结果，见表4。
表4
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高爆热富氟炸药，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
含氟环氧树脂：11.5％-23.0％；
炸药：38.0％-62.0％；
燃料：11.0％-31.0％；
固化剂：4.5％-9.0％；
表面活性剂：1.5％-3.0％；
所述含氟环氧树脂中氟的质量分数不低于43.5％，所述含氟环氧树脂的环氧值不低于0.40；
所述炸药为三氨基三硝基苯、黑索今、奥克托今、六硝基六氮杂异伍兹烷中的一种或多种组合；
所述燃料为硼粉、铝粉、铝-镁合金中的一种或多种的组合；当含有铝时，所述燃料中铝的质量分数为45.0％-85.0％；
所述固化剂为六氟双酚A和/或四氟邻苯二甲酸酐；
所述表面活性剂为全氟辛基磺酸铵和/或全氟辛基硅烷。
2.一种根据权利要求1所述的高爆热富氟炸药的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将表面活性剂、含氟环氧树脂称量入容器；
S2：将燃料称量入盛装表面活性剂、含氟环氧树脂的容器中；
S3：将燃料与表面活性剂、含氟环氧树脂混合均匀，形成预混料浆，并将预混料浆加入混合设备中；
S4：依次将炸药、固化剂称量入混合设备，混合形成料浆；
S5：将混合均匀的料浆，在负压下注于装药容腔或试件内，固化，料浆固化成型，即得所述高爆热富氟炸药。
3.根据权利要求2所述的高爆热富氟炸药的制备方法，其特征在于：
所述步骤S4中，浆料的粘度不超过500Pa·s；
所述步骤S5中，固化的温度为25℃-75℃，固化的时间为20h-50h。
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