ATP-28在浇注固化炸药中的应用探索

分析了新型含能高聚物叠氮聚醚粘结剂(ATP-28)的理化性能;对ATP-28分别加入己二酸二辛酯(DOA)、葵二酸二辛酯(DOS)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、磷酸二苯-辛酯(DPO)等四种增塑剂后的粘度特性进行了测量,研究了ATP用作炸药粘结剂时的可塑性;比较ATP、HTPB作为粘结剂时炸药的爆速,探索了ATP对炸药能量的贡献。结果表明,ATP在增塑剂DOA的作用下,粘度降低97%,可以作为粘结剂用于浇注固化炸药;含ATP配方的浇注炸药爆速(7350m.s-1)高于HTPB配方(7260m.s-1)。     

增塑剂类型对浇注PBX药浆表观粘度的影响

采用分子动力学(MS)Blend方法,对端羟基聚丁二烯(HTPB)粘合剂与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛脂(DOA)、壬酸异癸酯(IDP)共混体系相容性进行了模拟计算,并对质量比1∶1 HTPB-Ⅲ/增塑剂及其84%固相填料浇注PBX药浆不同温度时的粘度进行了测试。结果表明:根据Blend法,可以得出增塑剂优劣次序依次为HTPB/IDP、HTPB/DOA、HTPB/DOS;随着温度升高,药浆表观粘度降低;不同增塑剂药浆表观粘度不同,其粘度从小到达依次为IDP、DOA、DOS,药浆表观粘度测试结果与模拟计算结果一致。     

基于端羟基含氟黏合剂的含铝浇注PBX炸药性能

为提高炸药密度及爆轰能量,将端羟基含氟黏合剂（密度1.40 g·cm^-3）应用于浇注PBX（polymer bonded explosive）炸药配方中。研究了甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、六亚甲基二异氰酸酯三聚体（3HDI）四种异氰酸酯固化剂对端羟基含氟黏合剂体系粘度、固化过程的影响,同时考察了固化剂对固化成型和力学性能的影响。结果表明,固化剂可显著降低黏合剂体系粘度。在25~70 ℃考察温度范围内,温度越高,黏合剂体系粘度越低。60 ℃以上端羟基含氟黏合剂体系粘度变化平缓且各体系相差较小。三官能度异氰酸酯作为固化剂,粘度、开放期及凝胶时间更适用于浇注PBX炸药制备工艺。基于88%固含量的含铝浇注炸药配方和捏合-真空吸注-固化制备工艺,以HTPB作为对比,研究端羟基含氟黏合剂对炸药制备工艺及性能的影响。端羟基含氟黏合剂基PBX炸药浇注流变性能和固化成型质量均较好,密度和爆热分别为1.96 g·cm^-3和7790 J∙g^-1,较HTPB基PBX炸药分别提升6.52%和6.55%。     

考虑相变的炸药烤燃数值模拟计算

以低熔点的TNT炸药为研究对象，根据已有的TNT炸药烤燃实验，建立了炸药烤燃热反应模型，模型除了考虑炸药热传导外，还考虑了炸药多步化学反应、炸药相变和液态炸药的对流传热。采用计算流体力学软件Fluent，对加热速率为0．05K·s^-1时TNT炸药的烤燃过程进行了数值模拟计算，得到了TNT炸药的剧烈反应时间为4150s，炸药点火时3号特征点的温度为226℃；与实验结果比较，验证了计算模型和相关参数的正确性。分析了不同加热速率下（0．3K·s^-1，0．05K·s^-1，3．3K·h^-1）TNT炸药相变和温度变化情况。计算结果表明，烤燃中炸药相变熔化是从外向内逐步进行，未熔化的固态炸药会在重力作用下出现沉降。炸药熔化时会吸收热量，使温度上升速度减小。刚熔化的炸药在对流作用下温度会在短时间内快速上升。液态炸药存在热对流和热传导的共同作用，使炸药内部温度分布的均匀性增加。炸药相变对炸药点火温度，点火时间和点火位置都有影响。     

一种爆炸硬化用高聚物粘结塑性炸药及应用研究

针对目前爆炸硬化所用炸药的性能不足,研制成功一种高聚物粘结塑性炸药。该炸药以RDX为主炸药,烯烃类高聚物作粘结剂,并添加惰性粉体作爆速调节剂、癸二酸二辛酯增塑剂和液体石蜡钝感剂进行配方设计,运用该配方所配制的塑性炸药对高锰钢辙叉的爆炸硬化表明:在辙叉铸造基体硬度为HB170～190时,一次硬化后,表面硬度达到HB260～280;两次硬化后,表面硬度达到HB310～330。结果表明:该塑性炸药的爆炸硬化工艺性能稳定。     

浇注高聚物粘结炸药的粘结剂体系设计及其应用研究

为提高端羟基聚丁二烯(HTPB)基浇注高聚物粘结炸药(PBX)的固相含量、力学性能,并降低渗油性,采用己二酸二辛酯和壬酸异癸酯为原料,根据溶度参数近似原理设计了一种复合 增塑剂AI.基于HTPB/AI粘结剂体系制备出固相含量达到90%的浇注PBX,研究了PBX的机械感度、热分解、固相含量等与粘结剂体系的关系。结果表明：复合增塑剂AI降低了HTPB胶片的模量,从而降低了PBX的机械感度;AI降低了浇注PBX药浆黏度,提高了固相含量,从而提升了能量水平;对原材料进行高温真空旋蒸处理,降低了原材料中水分等杂质的含量,从而降低了PBX的渗油性,提高了复合增塑剂的安定性及其与PBX配方中其他组分的相容性。     

HTPB与增塑剂相容性评价的分子动力学模拟

为评价端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂相容性的优劣,采用分子动力学(MD)模拟方法对纯HTPB、增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、己二酸二辛酯(DOA)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)及HTPB与增塑剂组成的共混物的密度、结合能和径向分布函数等进行了计算。结果表明:比较纯物质溶度参数差值(Δδ)的大小,共混物密度增加值,结合能及分子间径向分布函数值大小均可以得出增塑剂相容性优劣次序为HTPB/DOSHTPB/DOAHTPB/DOPHTPB/DBP。     

浇注六硝基六氮杂异伍兹烷基混合炸药驱动性能

为研究浇注六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基混合炸药的金属驱动特性,制备了CL-20∶端羟基聚丁二烯（HTPB)∶Al-Zn配比为84∶11∶5的浇注CL-20基炸药试样GWL. 测试GWL密度、爆速、爆压、机械感度以及快速烤燃、慢速烤燃和枪弹撞击3项不敏感特性,发现其炸药密度为1.78 g/cm³、爆速为8 750 m/s、爆压为33.21 GPa,不敏感试验反应等级均为燃烧,机械感度也符合炸药使用要求。采用50 mm标准圆筒试验测试了GWL炸药试样的做功能力,发现GWL炸药试样驱动圆筒在41 mm特征点上的速度为1 730 m/s. 应用有限元分析软件Autodyn时圆筒试验过程进行数值模拟计算,通过对比试验结果与数值模拟结果,得到GWL炸药的JWL状态方程;设计CL-20∶HTPB配比为89∶11的无金属粉炸药试样GC,在相同试验条件下测试了GC的机械感度与爆炸驱动能力,结果表明GC与GWL两种炸药试样驱动能力相当,但是GC炸药的机械感度高于GWL炸药。采用Autodyn软件建模对比研究了GWL炸药与C-1炸药和LX-14炸药的驱动能力,结果显示：GWL炸药驱动破片的终速比LX-14炸药高2.6%;其驱动性能优良,是一种高能低感度的新型CL-20基浇注炸药。     

非等温DSC研究AI／HTPB／TDI体系的固化反应动力学

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了铝粉对端羟基聚丁二烯／甲苯二异氰酸酯体系（HTPB／TDI）固化反应动力学的影响。结果表明，HTPB／TDI体系的固化反应表观活化能约为51．826kJ·mol^-1，反应级数为0．926，指前因子为2．412X10’min^-1；加入铝粉后，体系的固化峰温降低，表观活化能、反应级数和指前因子分别提高至76．402kJ·mol^-1、0．944、2．53×10^8min^-1，机理函数仍遵循Avrami—Erofeev方程G（α）=[-In（1-α）]^n，只是方程中的指数n有所变化。铝粉对HTPB／TDI固化反应的影响表现为在反应程度18％前起加速作用，18％后起延缓作用。浅析了铝粉影响HTPB／TDI体系固化的原因。     

微通道挤注药剂配方与装药工艺研究

针对起爆逻辑网络,探索采用奥克托今（HMX）基塑性粘结炸药作挤注型传爆药,运用分段挤压注入沟槽的工艺方式对直线微通道装药。通过正交试验研究了HMX粒度、Viton A含量、增塑剂种类及用量对装药与传爆性能的影响。结果表明,实验塑性炸药挤注工艺用于小尺寸传爆沟槽装药可行,装药致密、均匀;细化HMX含量为97%的传爆药不适于挤注装药;粘结剂低于3%时,挤注药体成型变差;增塑剂用C2与C3的塑性炸药表面更平滑,柔韧性更强;达到可传爆密度的前提下,HMX中小粒度颗粒维持相当含量是沟槽传爆药可靠传爆的必要条件;E级HMX 47.5%、细化HMX 47.5%、Viton A 5%、增塑剂C3 2%（外加）为最优挤注型传爆药装药配方,装药平均密度1.44g/cm3,1mm×1mm沟槽内平均爆速达6959m/s,直线传爆临界直径0.5mm.     

改性B炸药的做功能力研究

为了解添加剂对B炸药做功能力的影响,分别添加VP-501、123树脂/DES和HTPB/MDI制备了4个改性配方（B-2、B-3、B-4和B-6）。用电探针和锰铜压力计分别测定改性B炸药的爆速和爆压,同时用VLW程序计算爆轰性能参数;应用有限元动力学程序LS-DYNA对改性B炸药的标准圆筒试验进行数值模拟,获得爆轰产物的JWL状态方程参数和铜管外壁径向膨胀距离与比动能曲线,分析了提高熔铸炸药能量的途径和方法。结果表明,改性B炸药的爆速和爆压理论计算值和实验值比较接近,获得了较好结果;B炸药中加入添加剂后,密度减小,爆速和爆压、壁速和比动能降低,而且添加数量越多,爆速和爆压、壁速和比动能降低越大。添加HMX和Al粉能提高熔铸炸药的做功能力。     

起爆逻辑网络用挤注型传爆药研究

为了提高起爆逻辑网络传爆药的装药技术和综合性能,研究了用于传爆药的PBX类炸药配方和挤注装药工艺,通过试验获得的PBX配方为(质量百分数):主炸药HMX 83%,粘接剂HTPB 6.0%,增塑剂DOS 6.0%;PBX传爆试验结果表明:在模具沟槽尺寸深度均为1.0mm、宽度为0.8～1.0mm的情况下,爆轰波传播比较可靠;并测得传爆药装药密度和爆速均值分别为(1.18±0.08)g/cm~3、(7721±200)m/s。     

含3，3＇-二硝基-4，4＇-氧化偶氮呋咱推进剂的能量特性研究

利用GJB／Z84—96方法在标准条件（Pc/Po=70：1）下，计算了新型高能氧化剂3，3’-二硝基-4，4＇-氧化偶氮呋咱（DNOAF）的三类推进剂的能量特性。计算发现用DNOAF取代丁羟复合固体推进剂中的高氯酸铵（AP），比冲可提高120N·s·kg^-1，NC／NG／DNOAF组成的无烟改性双基推进剂比冲可达2558N·s·kg^-1。在PET／NG／DEGDN／HMX推进剂中，用DNOAF取代HMX，比冲提高194N·s·kg^-1。     

硅藻土为载体的低爆速乳化炸药制备与性能

以粒径为200~300 μm的硅藻土颗粒作为乳化基质的载体来制备低爆速乳化炸药。对硅藻土的微观性能进行表征，分析硅藻土质量分数对炸药的粒径和爆轰机理的影响，测量炸药的密度、爆速、空中爆炸冲击波压力，并进行了硅藻土与乳化基质的相容性测试。结果表明，当硅藻土质量分数由15%增加至35%时，炸药粒径与硅藻土含量呈现负相关，炸药的密度由0.79 g·cm^-3降至0.51 g·cm^-3，爆速由2561 m·s^-1降至1655 m·s^-1，空中爆炸冲击波压力峰值由0.061 MPa降至0.023 MPa；硅藻土的加入对乳化基质的热安定性没有影响，并且硅藻土和乳化基质在常温与加热条件下均不会相互反应，储存期2 d和120 d的炸药，其爆速和空中爆炸冲击波压力峰值降幅均小于5%，说明硅藻土与乳化基质有良好的相容性。     

一种以HMX为主的挤注传爆药安定性研究

以不同粒径奥克托今（HMX）为主体炸药,VitonA(氟橡胶)为粘结剂,加入增塑剂A,制备出一种挤注传爆药。对传爆药的5s延滞爆发点、DSC、内相容性、金属腐蚀性进行了测试研究。结果表明：该以HMX为主的挤注传爆药的热稳定性好,其炸药组成的各组分内相容性良好,对金属铝及其氧化物无腐蚀性,该挤注传爆药满足应用要求,大规模的爆炸逻辑网络装药以及装药成品的长时间保存。     

低易损浇注HMX-Al基PBX炸药设计与性能

为提高HMX-Al基混合炸药的能量和低易损性能,通过分析计算Al含量、奥克托今(HMX)含量对炸药爆轰性能的影响规律,确定了高固含量含铝PBX(polymer bonded explosive)炸药设计依据,在此基础上通过三级颗粒级配优化、固化体系筛选及降感剂、工艺助剂的选择应用,制备了固相含量90％(HMX/Al=75/15)的端羟基聚丁二烯(HTPB)/异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)黏结体系浇注固化炸药GOL?42,炸药工艺及安全性能优良.按照GJB772A等方法对GOL?42炸药进行了爆轰能量、低易损性、力学性能、热性能及加速贮存性能测试,结果表明:该炸药实测密度1.782 g·cm-3、爆速8251 m·s-1、爆压26.9 GPa,Φ25 mm圆筒试验格尼系数2.76 mm·μs-1,在快速烤燃、慢速烤燃、子弹撞击试验中响应程度均为低反应等级的燃烧反应,炸药综合性能优良,预估贮存寿命20年以上,是一种长寿命低易损浇注炸药.     

3，3＇-二（3-氨基呋咱基氧化呋咱-4-基）-4，4＇-偶氮呋咱的合成与表征

含呋咱（氧化呋咱）环的含能化合物具有许多优异的炸药性能：标准生成焓高，富含氮氧，能量密度优异，分子稳定性好，熔点较低，是炸药界研究热点之一。3，4-二（氨基呋咱基）氧化呋咱（BAFF）爆速较高，热稳定性良好，机械感度低，是一种新型高能低感炸药。本课题组以其为基本结构单元通过偶氮、氧化偶氮等设计出了系列BAFF衍生物。本文首次报道了该类衍生物之一——3，3＇-二（3-氨基呋咱基氧化呋咱-4-基）-4，4＇-偶氮呋咱（BAFFaF）的合成与表征。     

USBC对TNT的降解特性研究

从福安化工厂废水排放地的土壤中筛选到一株对TNT有良好降解能力的菌株，16S rDNA序列分析表明，该菌株为Uncultured soil bacterium clone UD3（简称为USBC）。研究了该菌株对TNT废水的降解特性，结果表明：菌株USBC降解TNT的最优条件为葡萄糖1g·L^-1、蛋白胨1g·L^-1、细菌浓度（干重法）0．02g·L^-1、pH7、温度30℃；在最优条件下反应24h后，该菌株对100mg·L^-11 TNT的降解率为97．2％；菌株USBC对TNT的降解反应为一级动力学反应。     

微型装药药高比对输出爆压的影响

采用锰铜压力传感器测定了Ф2mm×5mm雷管在不同起爆药药高与主装药药高比值时的输出爆压，并结合其起爆MEMS引信传爆序列的能力，分析起爆药高度与主装药高度的比值对微型雷管输出威力的影响。结果表明：对于Ф1．6mm装药直径的微型雷管，起爆药CMC-Pb（N3）2的药高不应小于1．6mm；当起爆药与猛炸药装药高度为1：1时，微型雷管输出爆压最大。     

微型爆炸网络用DNTF/HMX基传爆药研究

为了使爆炸网络装药在实现高爆速、高安全和小临界尺寸传爆的同时满足装药均匀性好、爆速极差小的要求,以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)和奥克托今(HMX)为主体炸药,以含能聚合物聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)为粘结剂,配以其它助剂,设计出一种适用于微小尺寸爆炸网络的DNTF/HMX基传爆药配方,并采用微注射工艺将其装入到微型爆炸网络沟槽中。采用扫描电镜(SEM)表征了主体炸药颗粒粒径和形貌并观察和测试了装药表面;采用X射线衍射仪(XRD)测试了主体炸药和装药后炸药的晶型;采用直线传爆临界尺寸实验测试了传爆性能;采用撞击感度与冲击波感度实验测试了配方的安全性能。结果表明:配方的炸药组分固含量为85%,固化成型后装药表面平整,颗粒分布均匀,炸药晶型未发生变化,沟槽中装药密度可达1.6 g·cm~(-3)(理论密度的92%)以上。在此装药密度下,该配方的直线传爆临界尺寸为0.6 mm×0.6 mm,在0.8 mm×0.8 mm的沟槽中爆速为7558m·s~(-1),爆速极差为29 m·s~(-1);撞击感度特性落高为45.2 cm(5.0 kg落锤),冲击波安全性试验小隔板厚度值为8.74 mm。