硝胺炸药颗粒包覆研究及其进展

以对硝胺炸药颗粒包覆钝感的方法、材料以及包覆改性后的效果为线索。综述了国内外在此研究领域中的进展。介绍了表面改性对硝胺炸药颗粒的分散性、机械感度以及对发射药和推进剂的燃烧性能、力学性能的影响。并对今后的研究工作做出展望。     

炸药颗粒表面包覆研究进展

以包覆材料为主线,对国内外硝胺炸药（RDX、HMX等）颗粒表面包覆研究进行综述,对多种包覆方法、包覆材料及机理进行了总结,以及表面包覆对硝胺炸药的机械感度和推进剂、发射药的力学性能等的影响。并指出了今后研究工作中应注意的一些问题和研究重点。     

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。     

六硝基六氮杂异伍兹烷降感技术研究进展

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)是一种高能量密度新型含能材料,在单质炸药、混合炸药以及推进剂等方面有着广泛的应用前景。但是CL-20感度较高的特点限制了其进一步推广应用,对CL-20晶体进行晶体修饰处理可以有效地降低其感度。概述国内外CL-20晶体修饰降低感度技术研究进展,总结了共结晶和核壳结构包覆两种主要的晶体修饰降感方法,并对不同方法降感机理进行分析。对共结晶和核壳结构包覆这两种降感方法的研究现状进行梳理并对降感效果进行了总结和对比,最后分析该领域的研究趋势。     

不同胶粘剂对RDX降感效果的对比研究

为降低RDX(黑索金)炸药的机械感度,分别采用5种惰性胶粘剂[如F2602(氟橡胶)、F2604(氟橡胶)、EPDM3720(三元乙丙橡胶)、PVAc(聚醋酸乙烯酯)和Estane5703(热塑性聚氨酯)等]作为包覆剂,对RDX表面进行包覆处理。研究结果表明:不同胶粘剂均可成功包覆在RDX颗粒表面;包覆RDX的撞击感度随胶粘剂比例增加呈先升后降态势;F2602和F2604包覆RDX的摩擦感度随胶粘剂比例增加而增大,而其他3种胶粘剂的摩擦感度则随之下降。     

RDX表面包覆技术进展

以硝胺类炸药黑索今(RDX)为研究对象,对近年来国内外RDX的表面包覆材料进行了综述,对RDX的包覆材料及包覆效果进行了归纳总结,阐述了表面包覆对含RDX的推进剂和发射药的感度和力学性能的影响。指出了今后RDX表面包覆的发展方向和趋势,并对RDX的包覆前景进行展望。     

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。     

包覆硝胺类炸药的发展现状及展望

硝胺类炸药固体填料被包覆后,将改变其与周围组分接触的表面积,使得其分解和燃烧过程中的传热和传质受到一定程度的影响,不仅可改善固体推进剂的力学性能,而且对燃烧性能和感度也将产生很大的影响。水性聚氨酯具有气味小、环境友好、节能、操作加工方便等优点,用其包覆硝铵炸药可以改善硝铵炸药的感度及流散性能。     

硬脂酸包覆超细RDX及其撞击感度

为改善超细RDX的性能,采用硬脂酸(SA)为钝感添加剂,获得了以超细RDX为基的钝感混合炸药.通过测试接触角、计算表面能验证其包覆可行性,SA能够包覆UFRDX.用扫描电镜对包覆后的样品进行表征验证,并测试了SA包覆后的超细RDX的撞击感度.结果表明,其表面形貌得到明显改善,SA可降低其撞击感度,说明钝感剂SA的加入是降低炸药撞击感度的有效方法.     

炸药降感专利技术综述

炸药降感技术是提高炸药安全性的重要方法之一。本文通过对国内外炸药降感技术有关的专利进行收集和分析,详细探讨了复合炸药、合成新型材料、钝感剂、包覆、共晶炸药、混晶炸药和炸药单晶改性等炸药降感技术,为炸药降感技术的研究和发展提供参考信息。     

制备钝感炸药的新方法

制造钝感炸药,可从两方面着手: 1.选择一种具有能量离散作用快速型的(rapid mode of energy delocali-zation)粘结剂,如含能粘结剂聚2-甲基-5-乙烯基四唑(PMVT)和非含能粘结剂聚乙二醇(PEG)所组成的聚合物共混。 2.减少硝胺炸药内部的孔洞。可用长脂肪链的烷基膦化氧的混合物作溶剂对硝胺炸药进行重结晶而实现。这种重结晶后的硝胺炸药,长成树枝状,基本上无孔穴,仅在枝状晶核处发现有很小的孔洞。文中介绍了炸药和推进剂在这些方面所取得的进展。     

制备钝感炸药的新方法

制造钝感炸药,可从两方面着手: 1.选择一种具有能量离散作用快速型的(rapid mode of energy delocalization)粘结剂,如含能粘结剂聚2-甲基-5-乙烯基四唑(PMVT)和非含能粘结剂聚乙二醇(PEG)所组成的聚合物共混。 2.减少硝胺炸药内部的孔洞。可用长脂肪链的烷基膦化氧的混合物作溶剂对硝胺炸药进行重结晶而实现。这种重结晶后的硝胺炸药,长成树枝状,基本上无孔穴,仅在枝状晶核处发现有很小的孔洞。文中介绍了炸药和推进剂在这些方面所取得的进展。     

DADE及其混合炸药的机械感度

为了解DADE以及含DADE的混合炸药的安全性能,用显微镜研究了DADE混合炸药降感机理。结果表明,在相同的试验条件下,DADE与TATB、NTO的机械感度相当,具有优良的安全性能;DADE粒度的大小对其感度影响很大,感度随粒度的减小而升高;在B炸药配方中,用DADE部分代替RDX后感度没有明显改变,完全代替RDX后降感效果十分明显。研究表明,DADE颗粒的合理级配以及表面包覆是降低DADE机械感度的重要途径。     

RDX的TNT包覆钝感研究

为降低RDX的机械感度,维持其爆炸性能,研究了用少量TNT包覆RDX的钝感方法。以RDX为主体炸药成分,以质量分数3％～10％的TNT为含能钝感剂,再加入质量分数2％～3％的含能增塑剂和微量水溶性表面活性剂,利用TNT和含能增塑剂在水中不同温度的熔化和凝固结晶,通过水悬浮分散包覆工艺,将TNT和含能增塑剂包覆在RDX颗粒的表面,制得内层为RDX、外层为TNT的双层混合炸药。分析了包覆钝感的工艺条件及炸药包覆后的粒径和SEM的变化情况。研究表明,该RDX—TNT双层混合炸药的撞击感度可降至20％以下,摩擦感度降至28％以下,压制成药柱的密度为1．73g／m^3,爆速可达8400m／s。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物对RDX性能的影响

为了解2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)对RDX的降感效果,采用结晶包覆方法与混合法制备了ANPyO/RDX的复合物。用扫描电镜(SEM)、激光粒径分析、热重分析法(TG)、差示扫描热分析(DSC)、机械感度和爆速测试方法表征了两种样品的结构和性能。结果表明,用结晶包覆法制备的样品中ANPyO对RDX的包覆效果比混合法好;样品的平均粒径均在RDX与ANPyO之间,其中结晶包覆法制备样品的粒径分布更均匀;两种方法制备样品的分解峰值温度均低于RDX,其中结晶包覆法制备样品的热分解峰值温度比混合法样品高6~15℃;两种方法制备样品的机械感度均比RDX低,其中结晶包覆法制备样品的机械感度下降更显著。     

叠氮硝胺发射药燃烧性能调控技术

通过对发射药燃烧性能调节与控制技术途径的对比分析,提出了适用于高增塑剂含量的叠氮硝胺(DIANP)发射药燃烧性能调节与控制技术方案,确定了适合DIANP发射药的钝感包覆剂配方。利用密闭爆发器研究了钝感包覆DIANP发射药的燃烧性能及其影响因素,试验结果表明：采用钝感包覆处理技术可以降低DIANP发射药的初始燃气生成猛度,获得了渐增性燃烧的效果。钝感包覆剂的用量是影响钝感包覆DIANP发射药燃烧性能的主要因素。     

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。     

基于硝化甘油和季戊四醇四硝酸酯的伯硝胺的研究进展

介绍了NG–N1、NG–N2、NG–N3和PETNA等伯硝胺的制备及表征方法。由于氢键的存在,这些化合物的感度较NG和PETN显著下降。NG–N1、NG–N2和NG–N3均可作为高级炸药配方中的有潜力的含能组分。NG–N1是目前为止唯一在熔融条件下不发生分解的伯硝胺,这使得它适合用作熔铸炸药的组分。PETNA有相对好的密度和爆轰性质,它的感度虽优于NG和PETN,但与RDX相比仍然较高,因而它目前尚未被实际应用。     

NTO包覆HMX的钝感研究

为降低HMX的机械感度并维持其爆炸性能,采用溶液重结晶法用较钝感的3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)包覆HMX,并测试了其机械感度和爆速。通过SEM观察了包覆HMX的粒径、形貌及包覆钝感的工艺条件。结果表明,包覆HMX的表面形态主要受水与N-甲基吡咯烷酮(NMP)体积比、搅拌速率和冷却速率的影响。当水和NMP体积比为5、搅拌速率为300r/min、冷却速率为6K/min时,包覆HMX的表面形态最好;以水和NMP为溶剂,包覆HMX的H50值提高了14.8cm,撞击感度降低了66%,且摩擦感度从100%降低至50%。包覆HMX的爆速降低了2.8%,基本可以维持爆炸性能不变。     

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。