TATB基鈍感傳爆藥配方設(shè)計(jì)及制備研究.pdf

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(dāng)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(duì)鈍感彈藥的需求。本文通過TATB/HMX基傳爆藥的黏結(jié)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(duì)該炸藥進(jìn)行制備工藝研究，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。
　　1)選擇3種黏結(jié)劑F2311、F2314、VitonA分別與TATB/HMX組成PB

2、X，通過分子動(dòng)力學(xué)模擬黏結(jié)劑與炸藥組分間的結(jié)合能，按結(jié)合能大小進(jìn)行排序。結(jié)果表明，TATB/HMX/黏結(jié)劑組成的復(fù)合炸藥結(jié)合能大小排序?yàn)閂itonA＜F2311＜F2314，但相差不大?？疾?種黏結(jié)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(jié)劑。
　　2)利用重結(jié)晶細(xì)化技術(shù)，以離子液

3、-DMSO（二甲基亞砜）作為復(fù)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(duì)溶劑/非溶劑法重結(jié)晶細(xì)化TATB有影響的4種主要因素，并獲得了細(xì)化TATB的最佳條件。結(jié)果表明，溶劑/非溶劑比為1/20時(shí)重結(jié)晶TATB晶體為顆粒狀，溶劑/非溶劑比為1/3時(shí)，重結(jié)晶TATB晶體為片狀;攪拌速率同時(shí)影響粒徑與晶形，較大的攪拌速率，重結(jié)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(chǎn)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(jí)TATB顆粒。運(yùn)用SEM、DSC、XRD等技術(shù)對(duì)該晶粒進(jìn)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(jié)晶技術(shù)沒有改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)，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(shí)，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(shù)，以TATB、HMX、VitonA為組分，進(jìn)行PBX炸藥的制備。研究了黏結(jié)劑濃度、料液比（TATB/HMX與純凈水的質(zhì)量比）、攪拌、真空壓力、顆粒的成熟時(shí)間等因素對(duì)TATB/HMX基PBX包覆的影響。結(jié)果表明，黏結(jié)劑溶液的滴加速度與粘結(jié)劑溶液的濃度有關(guān)系，低濃度要求的滴加速度應(yīng)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(shí)，造型粉顆粒表面粗糙，甚至包覆不完全;料液比為1∶10時(shí)，造型粉經(jīng)過打磨，表面光滑，甚至有光澤，包覆完全;攪拌對(duì)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(shí)，包覆顆粒為扁平狀;真空壓力為0.045MPa時(shí)，包覆顆粒呈球形;真空壓力為0.050MPa時(shí)，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(shí)效果最佳。成熟時(shí)間太小，形貌不規(guī)則，顆粒不密實(shí);成熟時(shí)間太長，可能導(dǎo)致部分顆粒被打碎，造成形貌不規(guī)整，也可能導(dǎo)致炸藥與黏結(jié)劑脫粘。本研究在60℃，0.045MPa，滴速為25mL/min，攪拌為500r/min，成熟時(shí)間為3min時(shí)，獲得堆積密度0.8240g/cm3。
　　4)對(duì)TATB/HMX為基的復(fù)合炸藥顆粒的物理化學(xué)特性進(jìn)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(duì)PBX進(jìn)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(zhì)晶體結(jié)構(gòu);
　　5)將TATB、HMX分別與VitonA形成混合體系，與對(duì)應(yīng)的TATB、HMX單一體系的熱分解特性進(jìn)行比較，研究TATB與VitonA、HMX與VitonA的相容性。結(jié)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(dú)體系更難于發(fā)生熱分解反應(yīng);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(jí)，說明TATB與VitonA相容性好，HMX與VitonA相容性好。
　　6)對(duì)以TATB、HMX、VitonA為組分的PBX傳爆藥進(jìn)行烤燃性能、沖擊波感度、撞擊感度測試，結(jié)果表明，快烤、慢烤均沒有發(fā)生高于燃燒與爆燃級(jí)別的反應(yīng);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P(yáng)BX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(shí)，實(shí)測