近域爆炸瞬态温度场作用下聚脲涂层灼烧损伤特性

为研究爆炸瞬态温度场作用下聚脲抗爆涂层的灼烧损伤特性,针对不同厚度(1 mm、4 mm和6 mm)的聚脲材料涂覆胶囊式储液容器进行近距爆炸条件下的实验测试。通过爆炸实验获得了聚脲涂层遭受爆炸瞬态高温灼烧后的宏-微观损伤特性,并结合比色测温技术及数值模拟方法分析了爆炸温度场对聚脲材料的灼伤机制。研究结果表明：本研究实验条件下,钝化黑索今(RDX)爆炸温度最大值约为3792 K,大于聚脲材料的初始分解温度(231.2℃)。灼烧现象主要发生在聚脲材料表层,当表层与内部孔洞之间薄层被贯穿破坏时,爆轰产物进入材料内部孔洞导致聚脲的灼烧深度明显增加,并形成斑点状的灼烧外层。聚脲的灼烧程度与爆轰产物密度、爆轰产物沿聚脲层厚度方向传播速度正相关,爆轰产物作用于聚脲层的单位面积质量达到0.0195 g·cm^-2时发生灼烧,且热传导是造成聚脲发生热分解的主要原因。研究方法及结论可为工程防护评估及抗爆聚脲改性提供参考。     

基于增稠微囊的地下矿用乳化炸药配方设计及性能表征

针对地下金属矿上向孔装填的乳化炸药返药和耐低温性能差等问题,研制出一种利用微囊技术实现孔内增稠的地下矿用乳化炸药。微囊的加入不影响乳化炸药的黏度及其泵送,在乳化炸药进入炮孔前的瞬间,其内部的微囊受到高速剪切破坏并释放出增稠剂,从而迅速增加乳化炸药黏度。增稠微囊呈球形,粒径约为2 mm,可对增稠剂进行有效封装。微囊高速剪切破坏后会释放出增稠剂,并以线性网状结构均匀分布在乳胶基质中,从而实现孔内增稠。添加2%增稠微囊的乳胶基质剪切后的黏度维持在127.9 Pa·s左右,满足乳化炸药在炮孔内稳定附着要求。爆轰性能试验结果表明,添加2%增稠微囊的地下矿用乳化炸药剪切后的爆速为5 030 m/s,-20℃冷冻12 h后其爆速仍然高达4 618 m/s,具有较高的爆炸威力和抗低温性能。添加增稠微囊的地下矿用乳化炸药可满足地下金属矿开采对炸药性能的要求。     

乳化炸药中空功能微囊的制备方法及性能表征

针对传统乳化炸药在工程应用中存在的含能添加剂安全性问题和"压力减敏"问题,分别研制了乳化炸药中空含能微囊和中空耐压微囊。中空含能微囊将含能添加剂和敏化剂合二为一,中空耐压微囊具有"自敏化"和"化学敏化"功能。采用扫描电镜、光学显微镜和激光粒度分析仪,对制备的中空含能微囊和中空耐压微囊微观结构进行了表征,采用热分析实验、爆轰性能测试实验、相容性实验,对中空含能微囊敏化的乳化炸药热安全性、爆轰特性和储存稳定性进行了表征,利用光学显微镜对中空耐压微囊受压后,敏化气泡的再生现象进行了验证。实验结果表明,中空含能微囊和中空耐压微囊具有球形形貌且粒径分布均匀,中空含能微囊能够显著提高乳化炸药的爆炸威力且不影响其安全性和储存稳定性,其敏化乳化炸药的猛度为23.20 mm铅柱压缩量,爆速为4797 m·s~(-1);当外界压力将中空耐压微囊压垮时,微囊内外壳所含物质会发生反应并生成新的敏化气泡,为避免乳化炸药的压力减敏现象提供了双重保障。中空功能微囊结合了敏化剂和功能添加剂的双重特点,能够有效解决传统添加剂存在的问题。