硝胺炸药降感技术的研究进展

对当前国内外硝胺炸药(RDX、HMX、CL-20等)的降感技术进行了归纳和总结。分别介绍了细化(核生长法和超细粉碎法)、包覆(物理包覆法和化学包覆法)、共晶(溶液合成法和固体合成法)3种降低炸药感度的技术手段。重点介绍了各种方法的特点、研究机理、工艺流程,指出3种方法降低炸药感度的降感效果,提出未来硝胺类炸药向低敏感度、高能量密度、环境友好型、能源化、球形化方向发展的趋势。附参考文献63篇。     

溶剂-非溶剂法CL-20/TATB共同结晶降低CL-20感度的实验研究

为了降低高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)的机械感度,以DMSO为溶剂,水、水+离子液体、水+乙酸、水+乙酸+离子液体分别为非溶剂,对CL-20和钝感炸药TATB进行了共同结晶研究。采用溶剂-非溶剂法重结晶,制备得到CL-20/TATB共同结晶晶体,通过红外光谱、扫描电镜、热重-差热分析及撞击感度分析。分析表明,所得晶体为几百纳米到几微米、分散性良好的、多边形或圆形片状晶体,特性落高为26.5~36.5 cm,撞击感度显著降低。     

丙烯酸酯橡胶对CL-20的包覆降感及改性

以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药、分别以3种类型丙烯酸酯橡胶(ACM)(AR-71、AR-12、AR-14)和Estane 5703为黏结剂、以己二酸二辛酯(DOA)为增塑剂,进行分子动力学(MD)模拟。采用溶液-水悬浮法制备了6种CL-20基PBX,采用FE-SEM、XRD、DSC对其进行表征,并测试了其撞击感度。结果表明,ACM和增塑剂包覆在CL-20晶体表面,颗粒呈球形或椭球形,包覆后CL-20晶型仍为ε型。AR-71包覆的CL-20热安定性最好,热爆炸临界温度比Estane5703包覆的CL-20高2.07℃,同时在3种ACM包覆CL-20体系中,CL-20/AR-71体系的热安定性优于CL-20/AR-12和CL-20/AR-14。AR-71对CL-20降感起到很好的作用。增塑剂的引入有效改善了CL-20/AR-71和CL-20/Estane 5703复合粒子的热稳定性。其中CL-20/AR-71/DOA体系的热稳定性和热安全性最好,同时增塑剂也使CL-20/AR-71和CL-20/Estane5703复合粒子的机械感度降低。     

配位键合剂-603对亚微米CL-20撞击感度的影响

用亚微米单质炸药CL-20和亚微米CL-20/配位键合剂-603(LBA-603)混合炸药的撞击感度试验研究了LBA-603对亚微米CL-20/LBA-603体系撞击感度的影响,并对LBA-603在混合炸药中的作用机理进行了探讨.结果表明,由于LBA-603与CL-20分子的-NO2基团形成诱导效应,LBA-603在亚微米CL-20表面形成一层黏附层,对亚微米CL-20起到包覆作用,包覆层具有能量缓冲、吸热、表面修饰的作用;亚微米CL-20/LBA-603混合炸药的撞击感度随LBA-603添加量的增加而降低,与单质炸药亚微米CL-20相比,添加质量分数10%的LBA-603后,混合炸药的特性落高(H50)提高了10.96 cm.     

水性聚丙烯酸酯顿感包覆CL-20

以CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)为主体炸药、水性聚丙烯酸酯为胶粘剂,采用泥浆法制备了CL-20基PBX(聚合物粘接炸药)。通过FE-SEM(冷场发射扫描电镜)、XRD(X射线衍射)法对PBX的性能进行了表征。研究结果表明:泥浆法可使水性聚丙烯酸酯成功包覆在CL-20颗粒表面,包覆前后CL-20的晶型没有变化,包覆后CL-20的撞击感度明显降低,其热安定性更好。     

CL-20/RDX共晶炸药的制备与性能测试

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷/环三亚甲基三硝胺(CL-20/RDX)共晶炸药的性能,采用喷雾干燥法制备了质量比为1∶1的CL-20/RDX共晶炸药;通过扫描电镜(SEM)观察了共晶炸药的形貌;采用粉末X-射线衍射法与红外光谱法测试了共晶炸药的结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了共晶炸药的热性能;通过感度实验分别测试了共晶炸药的撞击感度与摩擦感度。结果表明,CL-20/RDX共晶呈球形,粒径在1～5μm; CL-20/RDX共晶的衍射图与CL-20和RDX的衍射图均不完全相同,衍射峰有明显的位移;CL-20/RDX共晶炸药的热分解温度为222.8℃,比CL-20低30℃左右,比RDX低20℃左右,说明共晶的生成对其热性能有较大影响;CL-20/RDX共晶炸药的撞击感度为76%,特性落高为26.9cm,摩擦感度为64%,其机械感度较CL-20有大幅降低,表明共晶炸药的感度显著降低,安全性能得到明显提高,进一步说明共晶在含能材料改性和降感方面的优势。     

EPDM对CL-20的包覆及表征

以CL-20为主体炸药、EPDM为黏结剂,采用水悬浮法制备了CL-20基PBX炸药,用SEM、XRD和FT-IR对产物进行了表征,并测试了其撞击感度和热安定性。结果表明,该包覆工艺可使EPDM成功地包覆在CL-20表面,在包覆过程中CL-20晶型没有发生变化。与原料CL-20相比,包覆样品的撞击感度明显降低,特性落高由15.9cm提高到40.7cm,热安定性更好。     

CL-20/DNT共晶炸药的制备及其性能研究

以丙酮为溶剂,通过蒸发结晶法制得六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/二硝基甲苯(DNT)共晶炸药。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重/差示量热法(TGA/DSC)研究了共晶炸药的形貌、结构和热分解特性,测试了CL-20/DNT共晶炸药的机械感度和5s爆发点温度,并计算了其爆轰性能。结果表明,共晶炸药的微观形貌不同于原料CL-20,呈条状晶体;衍射峰明显不同于CL-20/DNT物理混合物的衍射峰,表明有新物相生成。在DSC曲线上,CL-20/DNT共晶几乎没有DNT的熔化吸热峰,而CL-20/DNT物理混合物中有明显的熔化峰,且二者的放热峰峰形和峰位不同;与原料CL-20相比,共晶炸药的分解峰温提前了21℃,放热量(ΔH)和最大热流量(Qmax)分别增加了39%和104%。与CL-20/DNT物理混合物相比,共晶炸药的5s爆发点温度和表观活化能分别增加3.9℃和65.7kJ/mol,撞击感度降低88.9%,摩擦感度降低40%,说明共晶炸药热稳定性增强。CL-20/DNT共晶炸药的理论爆速达到8 340m/s。     

高聚物黏结ε-HNIW混合炸药的制备及其感度

为改善原料HNIW(CL-20)的结晶品质并降低其机械感度,采用水悬浮工艺对重结晶制备的ε-CL-20进行了包覆.结果表明,原料CL-20呈多晶型,粒径不均,机械感度与PETN相当;在室温条件下,用乙酸乙酯-石油醚对原料CL-20进行重结晶可制备出晶形规整、粒径均匀的高品质ε-CL-20晶粒,撞击感度较原料略有降低;采...     

喷雾干燥法制备ε-CL-20/EPDM复合炸药及其性能表征

以ε-CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)为主体炸药,三元乙丙橡胶(EPDM)为胶粘剂,采用喷雾干燥法制备了ε-CL-20基PBX(聚合物粘接炸药)。研究结果表明:通过喷雾干燥法可使EPDM成功包覆在CL-20晶体表面,制得的包覆产物为ε-CL-20/EPDM复合炸药;与细化CL-20相比,ε-CL-20/EPDM的撞击感度明显降低,包覆样品的特性落高(H50)值从25.12 cm升至41.36 cm,表观活化能由182.58 k J/mol增至230.24 k J/mol,热爆炸临界温度由244.18℃增至245.60℃,说明ε-CL-20/EPDM复合炸药的热稳定性更好。     

CL-20/FOX-7/蜡复合粒子的制备及性能研究

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性,采用水溶液-悬浮法将FOX-7、微晶蜡包覆在CL-20表面,制备了4种包覆样品;采用扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱法(XPS)、差示扫描量热法(DSC)、感度测试法对其微观形貌、晶型、结合方式、包覆效果、耐热性、摩擦感度进行了系统测试分析。结果表明,4种包覆样品均为物理复合,CL-20晶型未发生改变,其中水悬浮法制得的CL-20/FOX-7混合物与机械混合物相比,CL-20表面存在更多的FOX-7粒子,其包覆率为49.83%,热分解峰温为242.79℃,摩擦感度的临界载荷为168N;在混合物中加入微晶蜡后,复合粒子呈类球形,CL-20晶体几乎无外露,但微晶蜡加入的方式对复合粒子性能有较大影响,蜡外包样品的包覆率为64.73%,热分解峰温244.98℃,摩擦感度的临界载荷为360N,较蜡内包样品包覆率提升了5.03%,热分解峰温提升了2.31℃,摩擦感度的临界载荷提升了144N。表明采用FOX-7、微晶蜡可共同对CL-20进行包覆改性,且蜡外包的样品综合性能最好。     

含超细高氯酸铵核-壳型复合材料的制备

用超临界流体沉积技术中的SAS法制备了超细HMX，AP，CL-20以及Al—FPM2602核-壳型复合材料。通过氟橡胶FPM2602在超细HMX，AP，CL-20和Al混合物表面的沉积，达到对混合物进行包覆改性的目的。吸湿性试验表明，该核壳型复合材料的抗湿能力得到明显提高。对该超细核壳型复合材料进行了撞击感度、火焰感度、爆发点测试。结果表明，与未包覆的混合物相比，该超细核-壳型复合材料的性能有了一定的提高。超临界流体沉积技术中的SAS法是制备含水溶性超细含能复合材料的绿色环保方法。     

CL-20/TATB混合物的制备及性能表征

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性,采用机械混合法和重结晶法分别制备了CL-20/TATB混合物;通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、感度测试仪对其形貌、晶型、热稳定性、机械感度进行测试分析。结果表明,机械混合后CL-20表面无明显包覆物,而重结晶混合粒子表面有一层致密的黄色薄膜,同时两种混合物中CL-20的晶型仍为ε型,未发生晶型转变;两种混合物的热分解表观活化能较原料CL-20分别提高了17.3、117.36kJ/mol,热爆炸临界温度分别提高了0.12、3.8℃,重结晶混合粒子的热稳定性明显提高;两种混合物的撞击感度(H50)较原料CL-20分别提高了10.4、54.5cm,摩擦感度的临界载荷分别提高了80、60N,表明重结晶混合粒子的机械感度显著降低。     

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℃。     

PBX的制备及包覆工艺研究

以六硝基六氮杂异伍兹烷为主体炸药,用水悬浮法制备了CL-20基压装高聚物黏结炸药(PBX)。通过正交实验优化了制备工艺,并对影响包覆效果的主要因素进行了研究。结果表明,影响包覆效果的因素大小次序为:温度2次加入溶剂的量加料速度搅拌速度;最佳工艺为:实验温度60℃,2次加入溶剂的量与高聚物的质量比4∶1,加料速度0.86 mL/s,搅拌速度650 r/min;包覆后样品撞击感度的特性落高H50比原料CL-20提高了30 cm。     

CL-20对硝酸酯炸药性能的影响

以HMX硝酸酯炸药配方为基础,用六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)部分替代HMX,计算了含CL-20的硝酸酯炸药的密度、爆热和爆速,并与测试结果进行了对比;测试了其机械感度。结果表明,随着CL-20含量的增加,硝酸酯炸药的实测密度、爆热、爆速均明显增加;当CL-20质量分数为50%时,硝酸酯炸药的实测密度、爆热和爆速分别为1.907g/m3、6 826J/g和9 125m/s,撞击感度由34%提高到40%,摩擦感度由28%提高到60%。     

核壳型HMX@TATB复合炸药造型粉制备技术研究

核壳型HMX@TATB复合炸药不仅能够显著降低HMX炸药的感度,还能有效保持HMX的高能量密度水平,在未来钝感弹药和安全型高能推进剂领域展现了较好的应用前景,而核壳型HMX@TATB复合炸药基PBX的制备研究对其相关性能测试和后期应用研究起重要作用。本研究探索了核壳型HMX@TATB复合炸药为基PBX造型粉制备过程中的转速、温度和粘结剂的滴加速度等工艺参数对造粒包覆的影响,得到了稳定的百克级核壳型HMX@TATB为基PBX造型粉的造粒工艺。     

液相超声法制备CL-20/HMX共晶炸药与表征

采用液相超声法制得摩尔比2︰1的CL-20/HMX共晶炸药。利用扫描电镜(SEM)对其大小和形貌进行表征,利用X射线衍射法(XRD)和差示扫描量热法(DSC)对其是否形成共晶进行判定,并对其进行撞击感度测试与分析。结果表明,所制得的样品不是CL-20与HMX简单的混合,而是形成了CL-20/HMX共晶炸药;共晶炸药颗粒为片状结晶,粒径在1μm左右;CL-20/HMX共晶炸药的热分解放热峰温为246.31℃,较CL-20小4.53℃,热分解焓变比CL-20低151 J/g,热安全性与CL-20相当;共晶炸药的特性落高为37.8 cm,比CL-20高24.7 cm,比HMX高18.2 cm。     

细粒度ε-CL-20的制备及钝化

采用溶剂-非溶剂重结晶法制备了细粒度ε-CL-20,分析了加料方式、晶体生长控制剂种类等因素在结晶细化过程中对CL-20微晶形貌和粒度的影响.结果表明,上述几种因素对细粒度CL-20的形貌、粒径及聚集状态均有较大影响.采用超声波辅助技术可明显改善CL-20的晶体形貌和防止晶体团聚,显著降低产品的机械感度,所制备的ε-C...     

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%。