某LLM-105基传爆药生产工艺及性能研究

为研究某型1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)基起爆药的性能,通过不同的重结晶工艺获得了不同形貌的炸药晶体,测试了其撞击感度;选用不同的粘结剂包覆炸药,通过钢块凹痕实验测试了其作功能力。结果表明:LLM-105在DMSO/水中重结晶并研磨后获得的炸药晶体对撞击钝感,LLM-105和Viton A质量比为97.5%/2.5%的药柱爆炸作功能力最强。此结果可为今后传爆药的发展提供指导作用。     

一种含LLM-105的HMX基低感高能PBX炸药

研究了不同颗粒形态的LLM-105对HMX的降感作用以及HMX/LLM-105基炸药配方用的黏结体系和钝感体系.设计出一种HMX/LLM-105配方,采用机械感度和冲击波感度以及板痕试验和圆筒试验对其安全性能和爆轰性能进行了测试.结果表明,LLM-105可作为含能钝感剂用于HMX基PBX炸药,该种含LLM-105的HMX基PBX爆速约8700 m/s、爆压34 GPa以上、比动能为1.560 kJ/g,冲击波感度比JOB-9003炸药低10%,是一种新型的低感高能炸药.     

新型钝感高能炸药LLM-105国内外研究进展

为了更好地了解美国LLNL实验室首次合成的1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)的性能,使之应用于国防、航空、核武器等各个领域,本文介绍LLM-105的国内外研究进展,包括LLM-105的热感度、冲击波感度和化学动力学分解模型。并详细介绍以LLM-105为主体炸药,以维通A为粘结剂制成的炸药配方RX-55-AE的热膨胀系数、热传导率及热扩散率等。LLM-105性能表明,LLM-105是一种能量接近于TATB的钝感炸药。以LLM-105为主体炸药制成的配方有着优越的性能。     

溶剂挥发法制备CL-20/LLM-105共晶含能材料的研究

为解决CL-20机械感度过高的缺点,采用机械感度较低的含能材料作为配体与CL-20制成共晶可以有效改善CL-20的感度。以六硝基六异戊兹烷(CL-20)与2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)为原料,通过溶剂挥发法制备CL-20/LLM-105共晶材料,利用偏光显微镜, X射线衍射(XRD)及差式扫描量热仪(DSC)对样品进行表征,结果表明:CL-20/LLM-105共晶材料为块状粉红色晶体,与单一CL-20和LLM-105晶体相比形貌有明显变化。实验制得的CL-20/LLM-105共晶材料XRD表明CL-20/LLM-105共晶相比于原料峰值变化较明显。共晶炸药的熔点为176.51℃,分解温度为237.43℃。     

RDX粒度对机械感度的影响

系统研究了RDX粒度对撞击感度和摩擦感度的影响．实验测试的RDX平均粒径为1．5～124μm,并在此粒度范围内分为5个粒度等级。其中撞击感度用特性落高法表示,摩擦感度用特性正压力表示。结果表明：炸药的撞击感度、摩擦感度均随粒度的减小而降低。从理论上分析了炸药粒度变化对机械感度影响的机理。     

TEX对HMX的包覆降感

为降低HMX的机械感度并保持其爆轰性能,采用溶液-水悬浮包覆法,利用4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环[5.5.0.0~(5,9).0~(3,11)]十二烷(TEX)和氟橡胶F_(2603)对HMX进行包覆降感;考察了TEX与HMX的粒度级配、主炸药质量比以及黏结剂用量对包覆炸药感度的影响;观察了TEX/HMX包覆炸药的微观形貌,测试其晶型结构、撞击感度、摩擦感度和爆速等参数,并进行了对比分析。结果表明,TEX可在HMX的表面形成保护层;黏结剂F_(2603)质量分数3%时为最佳用量,且包覆后HMX的晶型保持不变,仍为β型;超细TEX(d_(50)=4.532μm)和HMX(d_(50)=10.234μm)粒度级配下的降感效果最好,与原料HMX相比,TEX/HMX(质量分数30%TEX)混合炸药的撞击感度和摩擦感度分别降低了48%和68%,在装药密度为1.72g/cm~3时的实测爆速可达到7 932m/s。     

LLM-105/EPDM造型粉的制备及性能

以LLM-105为主体炸药,EPDM(乙丙三元橡胶)为黏结剂,采用溶液-水悬浮法制备了LLM-105/EPDM造型粉,并将其压制成药柱.用SEM对包覆前后样品的形貌进行了表征,并对其机械感度、热分解特性、热安定性和爆速进行了测试和分析.结果表明,与LLM-105和其他传爆药相比,EPDM/LLM-105造型粉的机械感度有一定程度的降低,热稳定性显著提高;当传爆药柱的装药密度为1.518 g/cm~3时,爆速可达7915 m/s.     

LLM-105/CL-20基高能钝感PBX的制备与性能表征

为满足含能材料高能钝感的要求,以CL-20为主体炸药,LLM-105为钝感剂,采用溶液水悬浮法制备了LLM-105质量分数分别为10%、20%、30%的3种LLM-105/CL-20基PBX。通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(PXRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的形貌、晶体结构和热性能进行表征,并测试其机械感度;采用EXPLO5软件计算了其爆轰参数。结果表明,LLM-105/CL-20基PBX样品呈类球形,颗粒密实,粒径约为500μm;PBX中各组分的晶体结构未发生改变;3种配方的热安定性都较好,且随着钝感剂LLM-105含量的增加,LLM-105/CL-20基PBX的热爆炸临界温度呈递增趋势;与原料CL-20相比,3种LLM-105/CL-20基PBX的特性落高分别提高了25.88、33.68、37.18 cm,摩擦爆炸概率分别下降29%、38%、45%;LLM-105质量分数为10%的LLM-105/CL-20基PBX的特性落高与PBX-9501相当,而LLM-105质量分数为20%和30%的LLM-105/CL-20基PBX分别比PBX-9501高16.6%和25.12%;理论爆速分别高381.76、279.2、82.03 m/s。3种配方LLM-105/CL-20基PBX炸药的爆轰性能明显优于PBX-9501。     

升温加载下含LLM-105的RDX基浇注炸药热点火细观模拟

为了解加入含能钝感剂2,6-二氨基-3,5-硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)对RDX基浇注炸药热安全性的影响,根据LLM-105的不同含量和晶型,建立了含LLM-105的RDX基浇注炸药二维细观模型。利用有限元方法,考虑LLM-105和RDX的自放热反应,模拟了不同工况下边界升温速率为6K/min的点火行为,分析了含LLM-105的RDX基浇注炸药点火响应规律。结果表明,在持续稳定的加热条件下,浇注PBX炸药匀速升温,RDX先于LLM-105分解放热导致炸药发生毫秒级点火响应;在浇注PBX炸药模型中增加LLM-105含量后,点火源数量减少至10个,点火延滞时间延长至1 926s;细化后无棱角且粒径小的LLM-105颗粒有利于提高RDX基浇注PBX炸药的热安全性。     

重(β,β,β-三硝基乙基-N-硝基)乙二胺单质炸药的微负压重结晶研究

采用微负压重结晶法制备了重(β,β,β-三硝基乙基-N-硝基)乙二胺单质炸药,研究了溶液温度、晶床形状和溶液表面空气密度等参数对炸药重结晶粒度分布的影响,并对不同条件下制备的晶体撞击感度、起爆性能进行了表征分析。结果表明,当水浴温度为60℃,溶液表面空气流速为0.75m/s,在改进后的晶床上可以得到较规则的针形晶体,重结晶粒度在5μm左右,经超细球磨后起爆感度明显提高,晶体撞击感度明显降低。     

机械球磨法制备纳米HATO及其性能测试

采用机械球磨法结合真空冷冻干燥技术制备了纳米5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟铵(HATO,又名TKX-50),用激光粒度仪分析其粒度分布,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察其颗粒大小和形貌;采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对其晶型、成分及纯度进行分析;采用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)分析其热分解特性,同时测试了工业微米级及纳米HATO的摩擦感度和撞击感度。结果表明,制备的纳米HATO颗粒大小均匀,形貌规则呈类球形,平均粒径小于100nm,且引入的杂质极少;纳米HATO的热分解峰温较工业微米级HATO稍有提前,最大热失重温度降低2.46℃,表观活化能下降2.02kJ/mol,自发火温度提高2.95℃,表明热力学稳定性基本不变,安定性有所提高;纳米HATO的撞击感度和摩擦感度分别为44.5cm和48%,与工业微米级HATO相比分别降低了44%和16%,表明机械感度明显降低,安全性得到提高。     

不同粒度AP的机械感度

采用GJB77A-97标准中601．1及602．1试验方法，研究了粒度（2．7～100μm）对AP撞击感度和摩擦感度的影响。结果表明，随粒度的减小，AP的冲、摩感度升高，认为大颗粒AP破碎时消耗热量、颗粒间的摩擦作用力小、热分解反应发生猝灭使大粒度撞击感度减小，而小颗粒AP晶体上发生的局部摩擦、塑性变形及黏滞流动使其摩擦感度增大。从不同粒度AP在机械作用下发生的物理、化学变化的角度，分析了影响机械感度机理的因素。     

纳米Al对RDX基炸药机械感度和火焰感度的影响

采用机械混合法制备了含纳米Al的RDX基混合炸药,测试了其机械感度和火焰感度,用扫描电镜表征了纳米Al及其炸药的表面形貌,分析了感度变化的原因。结果表明,加入纳米Al后,RDX基炸药的撞击感度、摩擦感度和火焰感度增大;随着纳米Al含量的增加,撞击感度、摩擦感度和火焰感度明显增大;且含纳米Al炸药的撞击感度、摩擦感度和火焰感度均高于含微米Al炸药。纳米Al及含纳米Al炸药均存在微量团聚现象,在一定程度上影响了含纳米Al的RDX基炸药的感度。     

纳米CL-20的制备、表征和粉碎机理研究（英文）

采用双向旋转研磨方法制备了纳米CL-20,用SEM、XRD及激光粒度分析仪测试了其形貌晶型及粒度分布,采用GJB 772A-97方法测试了其机械感度,分析了纳米CL-20的粉碎机理。结果表明,制备的CL-20为粒径100nm的半球形颗粒,且粒度分布较窄。纳米炸药晶型与微米炸药一致,均为ε型。与微米CL-20相比,纳米CL-20的摩擦感度、撞击感度、冲击波感度分别下降25.0%,116.2%和58.1%。     

粒径和晶形对ε-HNIW感度的影响

采用溶剂-反溶剂重结晶工艺制备出3种不同粒径和晶形的ε-型HNIW,用激光粒度仪和偏光显微镜-扫描电镜(SEM)对样品的粒度和形貌进行表征,并测试了撞击、摩擦感度和热分解性能。结果表明,随着粒径的减小,HNIW的撞击感度显著降低,热稳定性缓慢降低,但摩擦感度增加;粒度分布越宽,撞击感度与大颗粒感度值相当,摩擦感度与细颗粒感度值相当;粒径分布窄时,颗粒晶形越规整,撞击和摩擦感度越低,热稳定性越好。影响HNIW撞击、摩擦和热分解的主要因素依次是粒径、粒度分布和晶形。     

BAMO-THF共聚醚原位结晶包覆HMX

为了降低HMX的机械感度,以BAMO-THF共聚醚和甲苯二异氰酸酯(TDI)为包覆材料,用原位结晶方法对HMX颗粒进行了表面包覆,制备了BAMO-THF/HMX复合颗粒。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外分析仪、X射线衍射(XRD)、激光粒度仪、X射线光电子能谱(XPS)对包覆前后HMX颗粒进行了表征。结果表明,包覆处理后的HMX晶体质量得到明显改善,晶体形貌更规整、颗粒表面缺陷显著减少,其撞击感度和摩擦感度分别从包覆前的88%和92%降到24%和40%。     

机械粉碎法制备纳米HMX及其机械感度研究

采用机械粉碎法制备了纳米HMX,用纳米激光粒度仪和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对其粒度分布、颗粒的大小和形貌进行了表征,测试了原料HMX和纳米HMX的摩擦感度、撞击感度和冲击波感度.结果表明,制备的HMX粒径基本小于100 nm;与原料HMX相比,纳米HMX的摩擦感度有较大幅度降低,撞击感度和冲击波感度分别降低107.0％和62.1％,安全性明显提高.     

机械球磨法制备纳米HMX/HNS共/混晶炸药

采用机械球磨法制备了平均粒径为93.2nm的奥克托金/六硝基茋(HMX/HNS)纳米共/混晶炸药;用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)对样品进行了表征;采用DSC及DSC-IR分析了其热分解性能,并进行了机械感度测试。结果表明,球磨后炸药的微观形貌呈类球形,粒度呈正态分布;机械球磨作用并未改变炸药原有的分子结构和表面元素,但XRD测试结果表明球磨后的HMX/HNS有新晶相生成;HMX/HNS的热分解活化能为328.7kJ/mol,较原料HMX和HNS分别高45.09和125kJ/mol,说明HMX/HNS具有更好的热稳定性;HMX/HNS热分解的主要产物为CO2和N2O,并有少量的NO和H2O;特性落高(H50)大于90cm,摩擦感度爆炸百分比(P)为8%,机械感度低于HMX和HNS,显示HMX/HNS具有良好的安全性。     

微/纳米HMX粒度级配对TNT基熔铸炸药性能的影响

为了提高TNT/HMX熔铸炸药的装药质量,将HMX进行微/纳米粒度级配后应用于TNT基熔铸炸药中。分别采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和固体密度排水法研究了HMX微/纳米粒度级配对TNT/HMX(质量比为40∶60)熔铸炸药的微观结构与密度均一性的影响;测试了含不同HMX微/纳米粒度级配的TNT基熔铸炸药的抗压强度、抗拉强度、撞击感度、摩擦感度和爆速。结果表明,与采用单一粗颗粒HMX(d_(50)=100μm)所制备的TNT基熔铸炸药相比,当采用质量分数15%纳米级HMX(d_(50)=100nm)、15%微米级HMX(d_(50)=5μm)、70%粗颗粒HMX(d_(50)=100μm)时,制备的TNT基熔铸炸药药柱内部缺陷少,密度均一性好,抗压强度提高200%,抗拉强度提高128%,撞击感度降低45.5%,摩擦感度降低46%,爆速增加32m/s,表明综合性能得到明显提高。     

PETN粒度对其机械感度的影响

用微团化动态结晶方法和溶剂/非溶剂滴加重结晶方法制备出3种粒径的PETN颗粒,采用粒度分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对其粒度进行了表征。测定了3种粒度PETN试样的撞击感度(特性落高H50)和摩擦感度(爆炸百分数)值。结果表明,3种粒度PETN撞击感度分别为33.7、28.3和22.9cm,摩擦感度分别为52%、24.8%和40%。撞击感度随粒度的减小逐渐降低,亚微米级PETN最低。摩擦感度随粒度的减小先降低再升高,而且亚微米PETN最敏感。