TATB基鈍感傳爆藥配方設計及制備研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、TATB是目前為止熱安定性最好的高能鈍感炸藥,理論爆速為8000m/s,HMX是當前綜合性能最好的軍用炸藥,但其感度較高。將HMX與TATB混合,可使HMX鈍感化,滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭對鈍感彈藥的需求。本文通過TATB/HMX基傳爆藥的黏結劑優(yōu)選,性能測試研究,確定一種性能優(yōu)異的鈍感傳爆藥配方,并針對該炸藥進行制備工藝研究,主要內容包括以下幾個方面。
  1)選擇3種黏結劑F2311、F2314、VitonA分別與TATB/HMX組成PB

2、X,通過分子動力學模擬黏結劑與炸藥組分間的結合能,按結合能大小進行排序。結果表明,TATB/HMX/黏結劑組成的復合炸藥結合能大小排序為VitonA<F2311<F2314,但相差不大??疾?種黏結劑的主要性能,除扯斷伸長率性外,VitonA在其他性能方面(高溫、耐候性、電絕緣性、硫化膠拉伸性、抗熱氧化性)均比F2311和F2314優(yōu)秀。因此選擇VitonA作為TATB/HMX基傳爆藥黏結劑。
  2)利用重結晶細化技術,以離子液

3、-DMSO(二甲基亞砜)作為復合溶劑,該離子液為1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽,純凈水作為反溶劑,研究了對溶劑/非溶劑法重結晶細化TATB有影響的4種主要因素,并獲得了細化TATB的最佳條件。結果表明,溶劑/非溶劑比為1/20時重結晶TATB晶體為顆粒狀,溶劑/非溶劑比為1/3時,重結晶TATB晶體為片狀;攪拌速率同時影響粒徑與晶形,較大的攪拌速率,重結晶TATB晶體形貌規(guī)整,但粒徑小;滴加速度和溫度差越大,使體系瞬間形成的過飽和度越大,

4、產生更多晶核,形成的晶體粒徑變小。最佳條件下,控制溶劑/反溶劑比、攪拌速度、溫度、滴加方式等因素,制得納米級TATB顆粒。運用SEM、DSC、XRD等技術對該晶粒進行表征,納米TATB粒徑為30~100nm,中值粒徑為55.9nm,形貌均勻,呈圓球狀顆粒;納米TATB與原料TATB的入射角一致,說明重結晶技術沒有改變物質結構,峰高明顯降低,半峰寬明顯增大;納米TATB的熱分解溫度和起始放熱峰溫均略低于原料,可見由于顆粒小,比表面積大,更

5、易發(fā)生熱分解;5kg落錘時,撞擊感度測試發(fā)現(xiàn),100cm仍不發(fā)火,說明納米TATB撞擊感度優(yōu)異。
  3)采用水懸浮包覆技術,以TATB、HMX、VitonA為組分,進行PBX炸藥的制備。研究了黏結劑濃度、料液比(TATB/HMX與純凈水的質量比)、攪拌、真空壓力、顆粒的成熟時間等因素對TATB/HMX基PBX包覆的影響。結果表明,黏結劑溶液的滴加速度與粘結劑溶液的濃度有關系,低濃度要求的滴加速度應該慢些。反之,高濃度溶液則要求較

6、快的滴加速度;料液比反映了水的用量,水越多,炸藥量越少,形成的水力打磨作用越明顯。料液比為1∶3時,造型粉顆粒表面粗糙,甚至包覆不完全;料液比為1∶10時,造型粉經過打磨,表面光滑,甚至有光澤,包覆完全;攪拌對TATB/HMX基PBX顆粒大小的影響突出,攪拌速率越大,顆粒越小;無真空壓力時,包覆顆粒為扁平狀;真空壓力為0.045MPa時,包覆顆粒呈球形;真空壓力為0.050MPa時,出現(xiàn)大量空腔,包覆顆粒被破壞。研究發(fā)現(xiàn),0.045MP

7、a時效果最佳。成熟時間太小,形貌不規(guī)則,顆粒不密實;成熟時間太長,可能導致部分顆粒被打碎,造成形貌不規(guī)整,也可能導致炸藥與黏結劑脫粘。本研究在60℃,0.045MPa,滴速為25mL/min,攪拌為500r/min,成熟時間為3min時,獲得堆積密度0.8240g/cm3。
  4)對TATB/HMX為基的復合炸藥顆粒的物理化學特性進行測試,SEM圖說明包覆顆粒形貌規(guī)整,呈球形,粒度均勻,粒徑約360μm;X射線衍射對PBX進行成

8、份分析,圖譜中能夠分解出TATB、HMX的特征峰,并且入射角幾乎一致,也沒有新的衍射峰出現(xiàn),說明包覆工藝并未改變物質晶體結構;
  5)將TATB、HMX分別與VitonA形成混合體系,與對應的TATB、HMX單一體系的熱分解特性進行比較,研究TATB與VitonA、HMX與VitonA的相容性。結果表明,混合體系的活化能均大于單一體系,說明混合體系比單獨體系更難于發(fā)生熱分解反應;混合體系與單一體系的放熱峰溫差值均小于2℃,活化能

9、變化率均小于20%,均屬于1級,說明TATB與VitonA相容性好,HMX與VitonA相容性好。
  6)對以TATB、HMX、VitonA為組分的PBX傳爆藥進行烤燃性能、沖擊波感度、撞擊感度測試,結果表明,快烤、慢烤均沒有發(fā)生高于燃燒與爆燃級別的反應;沖擊波感度臨界隔板厚度為5.62mm;2.5kg落錘、100cm撞擊感度測試20發(fā)均未發(fā)火,說明該PBX的烤燃特性、沖擊波感度、撞擊感度能夠滿足鈍感要求。92%理論密度時,實測

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