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1、(10)申请公布号 CN 103073369 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103073369 A *CN103073369A* (21)申请号 201310036145.2 (22)申请日 2013.01.30 C06B 25/34(2006.01) (71)申请人 中国工程物理研究院化工材料研究 所 地址 621000 四川省绵阳市绵山路 64 号 (72)发明人 关立峰 李尚斌 吴奎先 罗观 汤滢 唐长兴 兰昌义 王冬磊 (74)专利代理机构 四川省成都市天策商标专利 事务所 51213 代理人 刘兴亮 (54) 发明名称 一种浇注固化型钝感高爆热炸药及其制备方 法。
2、 (57) 摘要 本发明公开了一种浇注固化型钝感高爆热炸 药， 该炸药的配方组成 （重量份数） 为 ： 黑索今 ： 65 份、 铝粉 ： 21.5 份、 粘结剂 ： 6 8 份、 钝感剂 ： 2 3 份、 增塑剂 ： 2.5 3.2 份、 固化剂 ： 0.5 0.7 份， 并对所述黑索今进行颗粒级配以提高炸药能 量。本发明还公布了该炸药的制备方法， 包括配 料、 混合、 真空处理和真空浇注及加热固化四个步 骤。本发明具有较高的爆热值， 对冲击、 高温、 子 弹、 爆轰波等危险环境具有良好生存能力， 兼具高 作功能力和高安全性的特性， 同 PBXN-109 相比， 固相含量更高且综合性能相当。 。
3、(51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103073369 A CN 103073369 A *CN103073369A* 1/2 页 2 1. 一种浇注固化型钝感高爆热炸药， 其特征在于 ： 该炸药的配方组成 （重量份数） 为 ： 黑索今 ： 65.0 份、 铝粉 ： 21.5 份、 粘结剂 ： 6.0 8.0 份、 钝感剂 ： 2.0 3.0 份、 增塑剂 ： 2.5 3.2 份、 固化剂 ： 0.5 0.7 份 ； 对所述黑索今进行。
4、颗粒级配且所采用的颗粒级配为 ： 粒径范围为 0.250mm 0.420mm 的粗颗粒占所述黑索今质量的 60 65%， 粒径 0.050mm 的细颗粒占所述黑索今质量的 35 40%， 细颗粒中粒径 0.045mm 的颗粒含量不小于细颗粒用量的 97% ； 所述铝粉的直径范围为 ： 0.005mm 0.05mm。 2. 根据权利要求 1 所述的浇注固化型钝感高爆热炸药， 其特征在于 ： 所述的粘结剂为 端羟基聚丁二烯。 3. 根据权利要求 1 所述的浇注固化型钝感高爆热炸药， 其特征在于 ： 所述的钝感剂为 石蜡。 4. 根据权利要求 1 所述的浇注固化型钝感高爆热炸药， 其特征在于 ： 所。
5、述的增塑剂为 癸二酸二异辛酯。 5. 根据权利要求 1 所述的浇注固化型钝感高爆热炸药， 其特征在于 ： 所述的固化剂为 甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯。 6. 权利要求 1 5 任一权利要求所述的浇注固化型钝感高爆热炸药的制备方法， 其特 征在于 ： 包括以下步骤 ： （1） 配料 ： 定量称取黑索今、 铝粉、 粘结剂、 钝感剂、 增塑剂和固化剂， 备用 ； （2） 采用分批投料和捏合的方式混合物料 ： 第一批 ： 将铝粉、 钝感剂和增塑剂投入捏合 机， 在5560的温度下常压捏合1015min后停机清理捏合机桨叶及死角处物料 ； 第 二批投入粘结剂， 在 55 60的温度下常压捏合 1。
6、0 15min 后停机清理捏合机桨叶及 死角处物料 ； 第三批投入黑索今， 在 55 60的温度下捏合三段， 每段 10 15min， 每段 结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料， 第一段为常压捏合， 在第一段进行 5min 后对捏 合机进行抽真空使二、 三段的捏合在真空度 0.090Mpa 的条件下进行 ； 第四批投入固化 剂， 常压捏合两段， 每段 5 10min， 每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料， 捏合过 程实时调整加热器温度， 使出料温度控制在 622 ； （3） 真空处理及真空浇注 ： 将混合好的物料置于真空浇注装置料斗中， 控制物料温度 55 60 ； 当真空浇注装置的真。
7、空度 0.090Mpa 时， 物料在振幅为 0.50.1mm、 频率 为 302Hz 的振动条件下流经多孔板， 除去其中的空气及低分子物， 再在同样的真空度和 振动条件下浇注到模具或弹体中 ； （4） 加热固化 ： 将浇注完成后的模具或弹体放入 602的恒温箱中， 加热 74 96h， 物料交联固化成型， 开模、 清理表面即得所需药柱或装药。 7. 一种真空浇注装置， 即权利要求 6 所述浇注固化型钝感高爆热炸药的制备方法中所 采用的真空浇注装置， 包括料斗、 密封连接于料斗出料口端面的多孔板及贮料筒， 其特征在 于 ： 该装置还包括真空浇注器， 所述料斗、 贮料筒和真空浇注器从上到下依次密封。
8、连接 ； 所 述料斗与贮料筒的出料口颈部分别设置旋塞阀 ； 所述贮料筒与真空浇注器的侧壁均设置有 连接抽真空装置的管口。 8. 根据权利要求 7 所述的真空浇注装置， 其特征在于 ： 所述真空浇注器的底部设置至 少两根竖直螺杆， 螺杆上配合有压板及螺母。 权 利 要 求 书 CN 103073369 A 2 2/2 页 3 9. 根据权利要求 7 所述的真空浇注装置， 其特征在于 ： 所述料斗、 贮料筒、 真空浇注器 外部均带有加热夹套。 10. 根据权利要求 8 或 9 所述的真空浇注装置， 其特征在于 ： 浇注时， 将所述装置置于 振动台上。 权 利 要 求 书 CN 103073369 。
9、A 3 1/4 页 4 一种浇注固化型钝感高爆热炸药及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于军用含能材料领域， 具体涉及一种浇注固化型钝感高爆热炸药及其制 备方法。 背景技术 0002 爆热是评价炸药对目标破坏作用的重要指标， 除了选用高爆热值的主炸药外， 还 往往通过添加铝粉等金属粉末的方式提高炸药的爆热和后燃效应。含铝炸药是一类高密 度、 高爆热的高威力混合炸药， 其非理想性爆轰及二次反应在强外界约束条件下能发挥比 一般装药更大的威力和破坏作用， 主要用于增大对目标破坏作用的武器装药， 近年来广泛 的应用于反跑道子母弹、 整体侵彻爆破弹、 钻地弹等侵彻武器、 对空武器和破甲等战斗部装 。
10、药。 0003 目前最具代表性的含铝炸药配方是美国研制的以 PBXN-109 为代表的系列含铝浇 注固化 PBX 炸药， 其在国外各种先进常规战斗部装药中已经得到广泛应用， 但国内在含铝 型浇注 PBX 研究方面还相对薄弱。 发明内容 0004 为大力发展抗过载高威力装药， 满足我国对各种类型侵彻武器的强烈需求， 本发 明提供一种浇注固化型钝感高爆热炸药及其制备方法。 采用本发明的方法制备的浇注固化 型钝感高爆热炸药能承受多种外界刺激及恶劣环境条件， 而且爆热值高， 可以满足高性能 的武器装备对炸药配方兼具高效毁伤和高安全性的需求。 0005 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案如下 ：。
11、 0006 一种浇注固化型钝感高爆热炸药， 其配方组成 （重量份数） 为 ： 黑索今 （RDX） ： 65份、 铝粉 （Al） ： 21.5 份、 粘结剂 ： 6 8 份、 钝感剂 ： 2 3 份、 增塑剂 ： 2.5 3.2 份、 固化剂 ： 0.5 0.7 份 ； 0007 对所述黑索今 （RDX）进行颗粒级配且所采用的颗粒级配为 ： 粒径范围为 0.250mm 0.420mm 的粗颗粒占所述黑索今 （RDX） 质量的 60 65%， 粒径 0.05mm 的细颗 粒占所述黑索今 （RDX） 质量的 35 40% ； 细颗粒中粒径 0.045mm 的颗粒含量不小于细颗 粒用量的 97% ； 。
12、0008 所述的铝粉的粒径范围为 ： 0.005mm 0.05mm。 0009 进一步地， 所述的粘结剂为端羟基聚丁二烯 （HTPB） 。 0010 进一步地， 所述的钝感剂为石蜡 （WAX） 。 0011 进一步地， 所述的增塑剂为癸二酸二异辛酯 （DOS） 。 0012 进一步地， 所述的固化剂为甲苯二异氰酸酯 （TDI）或异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI） 。 0013 所述浇注固化型钝感高爆热炸药的制备方法， 主要包括以下步骤 ： 0014 （1） 配料 ： 定量称取黑索今、 铝粉、 粘结剂、 钝感剂、 增塑剂和固化剂， 备用 ； 说 明 书 CN 103073369 A 4 2/4 页。
13、 5 0015 （2） 采用分批投料和捏合的方式混合物料 ： 第一批 ： 将铝粉、 钝感剂和增塑剂投入 捏合机， 在 55 60的温度下常压捏合 10 15min 后停机清理捏合机桨叶及死角处物 料 ； 第二批投入粘结剂， 在5560的温度下常压捏合1015min后停机清理捏合机桨 叶及死角处物料 ； 第三批投入黑索今， 在 55 60的温度下捏合三段， 每段 10 15min， 每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料， 第一段为常压捏合， 在第一段进行 5min 后 对捏合机进行抽真空使二、 三段的捏合在真空度 -0.090Mpa 的条件下进行 ； 第四批投入 固化剂， 常压捏合两段， 每。
14、段 5 10min， 每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料， 捏 合过程实时调整加热器温度， 使出料时物料温度控制在 622、 呈浆状并具有良好的流变 性和流平性 ； 0016 （3） 真空处理及真空浇注 ： 将混合好的物料置于真空浇注装置料斗中， 控制物料温 度 55 60； 当真空浇注装置的真空度 0.090Mpa 时， 物料在振幅为 0.50.1mm、 频 率为 302Hz 的振动条件下流经多孔板， 除去其中的空气及低分子物保证炸药的安全性， 再在同样的真空度和振动条件下浇注到模具或弹体中 ； 0017 （4） 加热固化 ： 将浇注完成后的模具或弹体放入 602的恒温箱中， 加热 7。
15、4 96h， 物料交联固化成型， 开模、 清理表面即得所需药柱或装药。 0018 一种真空浇注装置， 即所述浇注固化型钝感高爆热炸药的制备方法中所采用的真 空浇注装置， 包括料斗、 密封连接于料斗出料口端面的多孔板及贮料筒， 该装置还包括真空 浇注器， 所述料斗、 贮料筒和真空浇注器从上到下依次密封连接 ； 所述料斗与贮料筒的出料 口颈部分别设置旋塞阀 ； 所述贮料筒与真空浇注器的侧壁均设置有连接抽真空装置的管 口。 0019 进一步地， 所述真空浇注器的底部设置至少两根竖直螺杆， 螺杆上配合有压板及 螺母， 浇注时， 将弹体或者模具置于所述螺杆之间， 并通过螺母和压板将其固定。 0020 进。
16、一步地， 所述料斗、 贮料筒、 真空浇注器外部均带有加热夹套。 0021 进一步地， 浇注时， 将所述装置置于振动台上， 在一定的振动频率和幅度下完成药 浆的浇注。 0022 本发明通过选择高能单质炸药黑索今 (RDX) 作主体炸药， 并通过对其进行颗粒级 配， 提高浇注体系固相主体炸药含量， 获得较高的能量 ； 0023 通过添加适量细小颗粒度的铝粉 （Al） ， 提高炸药爆热 ； 0024 通过选择含有柔性分子链的预聚体端羟基聚丁二烯 (HTPB) 作粘结剂基体， 可有 效调节成型后浇注固化型炸药的弹性模量， 保证炸药在侵彻过程中的低易损性 ； 0025 通过各种功能助剂， 如增塑剂、 钝。
17、感剂和固化剂的使用不仅改善混合炸药在浇注 过程中药浆的流变性， 同时显著增强粘结剂与主炸药颗粒界面的粘结强度， 提高固化成型 后装药的力学性能 ； 0026 采用分批投料分段捏合的混合方式， 保证药浆各组分混合均匀， 提高炸药安全 性 ； 0027 采用自行设计的真空浇注装置进行浇注， 及时驱除药浆中的小分子物质， 提高炸 药浇注质量 ； 0028 采用在振动条件下进行浇注， 一方面提高浇注体的密度， 提高炸药能量及爆热值， 同时有助于药浆顺利通过多孔板， 提高浇注效率。 说 明 书 CN 103073369 A 5 3/4 页 6 0029 与现有技术相比， 本发明通过配方改进和制备工艺改进。
18、使所得炸药具有较高的爆 热值， 在冲击、 高温、 子弹、 爆轰波等危险环境具有良好生存能力， 兼具高作功能力和高安全 性的特性， 同 PBXN-109 相比， 固相含量更高且综合性能相当。 附图说明 0030 图 1 为本发明所述真空浇注装置的结构示意图。 0031 图 2 为多孔板结构示意图。 具体实施方式 0032 下面结合实施例对本发明做详细描述。 0033 实施例 1 0034 一种浇注固化型钝感高爆热炸药， 其配方组成为 ： RDX ： 65 份、 Al ： 21.5 份、 HTPB ： 7 份、 WAX ： 2.85 份、 DOS ： 3.11 份、 TDI ： 0.54 份。 0。
19、035 RDX 采用的粗细颗粒级配为 ： 粒径范围为 0.250mm 0.420mm 的粗颗粒占 RDX 质 量的 61.5%， 粒径 0.05mm 的细颗粒占 RDX 质量的 38.5%， 细颗粒中粒径 0.05mm 的颗粒 含量不小于细颗粒用量的 97% ； 燃料铝粉的粒径范围为 0.005mm 0.05mm。 0036 所述浇注固化型钝感高爆热炸药的制备方法， 主要包括以下步骤 ： 0037 （1） 配料 ： 定量称取配方中的各组分， 备用 ； 0038 （2） 采用分批投料和捏合的方式混合物料 ： 第一批 ： 将 Al、 WAX 和 DOS 投入捏合机， 在 55 60的温度下常压捏合。
20、 10 15min 后停机清理捏合机桨叶及死角处物料 ； 第二 批投入 HTPB， 在 55 60的温度下常压捏合 10 15min 后停机清理捏合机桨叶及死角 处物料 ； 第三批投入黑索今， 在 55 60的温度下捏合三段， 每段 10 15min， 每段结束 后停机清理捏合机桨叶及死角处物料， 第一段为常压捏合， 在第一段进行 5min 后对捏合机 进行抽真空使二、 三段的捏合在真空度 0.090Mpa 的条件下进行 ； 第四批投入 TDI， 常 压捏合两段， 每段 5 10min， 每段结束后停机清理捏合机桨叶及死角处物料， 捏合过程实 时调整加热器温度， 使出料时物料温度控制在 622。
21、、 呈浆状且具有良好的流变性和流平 性 ； 0039 （3） 真空处理及真空浇注 ： 将混合好的物料置于真空浇注装置料斗中， 控制物料温 度 55 60 ； 当真空浇注装置的真空度 -0.090Mpa 时， 物料在振幅为 0.50.1mm、 频 率为 302Hz 的振动条件下流经多孔板， 除去其中的空气及低分子物， 再在同样的真空度 和振动条件下浇注到模具或弹体中 ； 0040 （4） 加热固化 ： 将浇注完成后的模具或弹体放入 602的恒温箱中， 加热 74 96h， 物料交联固化成型， 开模、 清理表面即得所需药柱或装药。 0041 如图1、 图2所示， 所述真空浇注装置包括包括料斗1、 。
22、密封连接于料斗出料口端面 的多孔板 2 及贮料筒 3， 该装置还包括真空浇注器 4， 且所述料斗 1、 贮料筒 3 和真空浇注器 4 从上到下依次密封连接 ； 所述料斗 1 与贮料筒 3 的出料口颈部分别设置旋塞阀 11 和 31 ； 所述贮料筒 3 与真空浇注器 4 的侧壁分别设置有连接抽真空装置的管口 32 和 42。 0042 为了弹体或模具的固定， 所述真空浇注器的底部设置至少两根竖直螺杆 5， 螺杆上 配合有压板 51 及螺母 52， 在浇注时， 将弹体或者模具 7 置于所述螺杆 5 之间， 并通过压板 说 明 书 CN 103073369 A 6 4/4 页 7 51 和螺母 52。
23、 将其固定。 0043 所述料斗 1、 贮料筒 3、 真空浇注器 4 外部均带有加热夹套 6。 0044 浇注时， 将所述装置置于振动台上。 0045 所得浇注固化型钝感高爆热炸药的各项质量指标如下 ： 0046 （1） 固相含量 86.5%， 浇注流变性能优良， 药浆初始粘度 6000 泊， 浇注适应 期 6h ； 0047 （2） 100mm100mm 药柱的实测密度 =1.709 1.712g/cm3， 达理论密度的 98% 以上， 局部密度差小于 0.02g/cm3， 密度为 1.711g/cm3 时的实测爆速 D 766925m/s、 爆 热 Q=63608kJkg、 爆压 P=20。
24、.81Gpa ； 0048 （3） 力学性能 ： 抗压强度 3.96MPa（S=0.18） 、 抗剪强度 1.72MPa（S=0.10） 、 抗拉断 裂强度 1.27MPa（S=0.02） 、 泊松比 0.44（S=0.02） ； 0049 （4） 炸药起爆试验表明本发明能被可靠起爆， 其临界直径 10mm ； 0050 （5） 炸药 ( 装药 ) 的感度试验 ： 0051 a枪击感度试验 ： 结果为燃烧 ； 0052 b机械感度试验 ： 撞击感度为 0， 摩擦感度为 8% ； 0053 c冲击波感度 ： L50=15.12mm ； 0054 d烤燃试验 ： 快速烤燃药柱断裂无明显反应， 慢速。
25、烤燃药柱部分燃烧 ； 0055 e. 殉爆试验 ： 殉爆距离为 60mm 80mm ； 0056 f苏珊试验 (Susan test) ： 释放 TNT 当量不大于 75g ； 0057 上述 a f 试验表明 ： 炸药装药均未发生爆炸或爆燃 ； 0058 （6） 炸药经过 -40 65的温度突变冲击， 外观无裂纹、 掉块， 炸药的相容性和热 安定性良好， 寿命评估试验表明其可在 40环境下长期贮存 15 年性能稳定。 0059 实施例 2 0060 一种浇注固化型钝感高爆热炸药， 其配方组成为 ： RDX ： 65 份、 Al ： 21.5 份、 HTPB ： 7 份、 WAX ： 2.85。
26、 份、 DOS ： 3.11 份、 TDI ： 0.54 份。 0061 RDX 采用的粗细颗粒级配为 ： 粒径范围为 0.250mm 0.420mm 的粗颗粒占 RDX 质 量的 64.6%， 粒径 0.05mm 的细颗粒占 RDX 质量的 35.4%， 细颗粒中粒径 0.05mm 的颗粒 含量不小于细颗粒用量的 97% ； 燃料铝粉的粒径范围为 0.005mm 0.05mm。 0062 制备方法及所用真空浇注装置同实施例 1。 0063 实施例 3 0064 一种浇注固化型钝感高爆热炸药， 其配方组成为 ： RDX ： 65 份、 Al ： 21.5 份、 HTPB ： 6.85 份、 W。
27、AX ： 3 份、 DOS ： 3 份、 TDI ： 0.65 份。 0065 RDX 采用的粗细颗粒级配为 ： 粒径范围为 0.250mm 0.420mm 的粗颗粒占 RDX 质 量的 64.6%， 粒径 0.05mm 的细颗粒占 RDX 质量的 35.4%， 细颗粒中粒径 0.05mm 的颗粒 含量不小于细颗粒用量的 97% ； 燃料铝粉的粒径范围为 0.005mm 0.05mm。 0066 制备方法及所用真空浇注装置同实施例 1。 0067 尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述， 但是， 应该理解， 本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式， 这些修改和实施方式将落在本申 请公开的原则范围和精神之内。 说 明 书 CN 103073369 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103073369 A 8 2/2 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103073369 A 9 。