李 文， 劉曉勇

(江西新余國科科技股份有限公司，江西 新余 338034)

一種DNMT基熔鑄炸藥的制備及性能研究

李 文， 劉曉勇

(江西新余國科科技股份有限公司，江西 新余 338034)

為研制鈍感的新型熔鑄炸藥，采用分層鑄裝的方法，制備了4種不同配比下以DNMT為載體、RDX為主體的熔鑄炸藥樣品，并通過試驗方法，考察了不同樣品的撞擊感度與爆速。結(jié)果表明，m(RDX)/m(DNMT)=60/40時，熔態(tài)炸藥的流動性最好；RDX/DNMT中主體炸藥的增多會使熔鑄炸藥趨于對撞擊敏感；m(RDX)/m(DNMT)=65/35時，爆速達(dá)到最大。以上結(jié)果可為新型熔鑄炸藥的生產(chǎn)及使用提供指導(dǎo)。

熔鑄炸藥；DNMT；爆轟性能；制備

引 言

熔鑄炸藥是指高能炸藥固相顆粒加入熔態(tài)載體炸藥中形成流動態(tài)后進(jìn)行鑄裝的炸藥，是當(dāng)前世界各國在軍事上應(yīng)用最廣泛的一類混合炸藥，約占軍用混合炸藥的90%以上。其典型代表是TNT、黑索今組成的鑄裝混合炸藥，國內(nèi)稱為梯黑炸藥(B炸藥)[1]。TNT作為載體炸藥(熔鑄劑)在熔鑄炸藥中得到了廣泛的應(yīng)用，然而，由于其生產(chǎn)過程中含有紅色的硫酸酯化硝基甲苯的廢物流，對工人健康和環(huán)境都有危害，另外，TNT類炸藥存在滲油、收縮、空洞、發(fā)脆和膨脹的問題，對彈藥的感度、易損性和運(yùn)輸都產(chǎn)生影響[2]。

1-甲基-3，5-二硝基-1，2，4-三唑(DNMT)是一種淡黃色晶體、低感度耐熱炸藥，易溶于三氯甲烷、丙酮，微溶于水，是一種典型的三唑類硝基化合物。能量為7 280 J/cm3，與B炸藥相當(dāng)，安定性和TATB相當(dāng)[3]。因此，DNMT具有優(yōu)異的綜合性能, 以DNMT為熔鑄劑的熔鑄炸藥的研究符合炸藥的發(fā)展要求。國內(nèi)外關(guān)于DNMT為熔鑄劑的熔鑄炸藥的配方及工藝的研究較少，本文的結(jié)論可為行業(yè)發(fā)展提供參考。

1 熔鑄炸藥制備

1.1 配方設(shè)計

一般來講，混合炸藥配方設(shè)計應(yīng)遵循能量、安全性、工藝性和低成本的原則，四者相互關(guān)聯(lián)，缺一不可，以能量為主，同時兼顧安全性、工藝性和成本[4]。參照B炸藥的典型成分，分析RDX熔鑄炸藥在4種配比下即，m(主體炸藥)/m(載體炸藥)=60/40、63/37、65/35和70/30，熔態(tài)炸藥的流動特性和爆轟性能。基于(B-W)規(guī)則[5]得到各配方中原子組成，如表1所示。

表1 配方中各原子組成

根據(jù)文獻(xiàn)[5]中的計算方法求得各配方的各項爆炸參數(shù)如第7頁表2所示。

1.2 試驗藥品及儀器裝置

制備DNMT基熔鑄炸藥的藥品及性質(zhì)如第7頁表3所示。用到的儀器有分析天平、真空烘箱、壓機(jī)、模具等以及其他常用器材。

表2 4種配方炸藥爆轟性能的理論計算結(jié)果

表3 藥品及主要性質(zhì)

1.3 制備流程

制備流程如圖1所示。采用相同的工藝條件，制備若干組樣品待用。

圖1 DNMT熔鑄炸藥制備流程圖

其中，載體炸藥(DNMT)熔化溫度為110 ℃，用真空烘箱對模具進(jìn)行預(yù)熱時，溫度保持在100 ℃左右。

采用分層鑄裝的方法，注入到一半高度時，在真空烘箱中保溫并抽真空；之后，取出，帶模具一起振動；再次進(jìn)行裝藥直至注滿模具，并重復(fù)上述過程。不斷進(jìn)行保溫—抽真空—振動過程1 h左右。鑄藥完畢后，將其從烘箱中取出，放入密閉袋中，在室溫下于水中進(jìn)行冷卻。冷卻完成后，進(jìn)行退模操作。必須在防爆室里進(jìn)行，并緩慢操作，以防摩擦過大引起事故或破壞藥柱表面。最后，對藥柱表面處理，以使得其表面光滑平整。

采用相同的工藝條件，制備若干組樣品待用。

隨著主體炸藥RDX含量逐漸增加，熔鑄過程會出現(xiàn)炸藥流動性變差的現(xiàn)象，甚至變?yōu)閳F(tuán)狀，難以澆注。所以，要根據(jù)不同的配方(其RDX含量不同)進(jìn)行熔鑄溫度的調(diào)節(jié)。經(jīng)過試驗探索可知，逐漸升高熔鑄時的溫度能夠良好地改善炸藥的流動性。

2 性能測試

在進(jìn)行爆轟性能測試前，對實驗制成的藥柱樣品表面進(jìn)行驗視。選出藥柱外表面比較光滑、未出現(xiàn)明顯的氣孔或裂紋等疵病，且藥柱顏色比較均勻，在熔鑄過程中未出現(xiàn)顆粒沉降等現(xiàn)象的藥柱。利用排水法測得A、B、C、D 4種熔鑄藥柱的裝填密度分別為1.64、1.64、1.66、1.67 g/cm3，分別達(dá)到計算的最大理論密度的94.91%、95.02%、95.57%、95.65%，樣品可用。

2.1 撞擊感度測試

測試選用WL-1型落錘儀，如圖2所示。

圖2 WL-1型落錘儀

運(yùn)用特性落高法測試撞擊感度。根據(jù)撞擊感度與刺激量——落高對數(shù)值服從正態(tài)分布規(guī)律，在落錘儀上用“升降法”測定試樣發(fā)生50%爆炸時的特性落高，表征試樣的撞擊感度。具體試驗方法參照GJB772A-1997。

撞擊感度測試條件為：錘重5 kg；藥量35 mg；步長d=0.05。配方A的測試結(jié)果的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表4所示，表中，記爆炸為“1”，不爆為“0”。每個配方藥柱進(jìn)行25次試驗，共進(jìn)行100次試驗。

表4 配方A撞擊感度(特性落高)測試結(jié)果數(shù)據(jù)表

根據(jù)升降法進(jìn)行特性落高的計算，可得4種配方下，Y50的測試結(jié)果如表5所示。

表5 4種配方的撞擊感度(特性落高法)

撞擊感度的結(jié)果表明，隨著主體炸藥RDX含量的增加，撞擊感度隨之增加，可看出配方A的撞擊感度值最小，配方D的撞擊感度最大。相比較其他類熔鑄炸藥，該熔鑄炸藥感度較高。

2.2 爆速測定

采用測試儀法對研制出的藥柱樣品進(jìn)行測試。其測定的基本原理是利用炸藥爆轟時波陣面的電離導(dǎo)電特性或壓力變化，測定爆轟波依次通過藥柱內(nèi)各探針(用直徑為10 μm～20 μm的金屬絲制備)所需時間，而探針間的距離在裝配時已精確測定，因此爆速可求得。測試儀型號為MZ-C1型，時間分辨率為0.1 μs。爆速測試結(jié)果如表6所示。

表6 爆速測試結(jié)果

由爆速的測試結(jié)果可知，當(dāng)RDX與DNMT的質(zhì)量比為65/35時，爆速達(dá)到最大。根據(jù)理論計算結(jié)果可知，主體炸藥的含量越多，爆速應(yīng)越大。但爆速的實際測量結(jié)果表明，當(dāng)兩者的配比大于65/35時，樣品D由于其流動性的變差，可能存在某些細(xì)小的疵病，從而影響了其爆速值。

3 結(jié)論

1)m(RDX)/m(DNMT)=60/40時，熔態(tài)炸藥的流動性最好，質(zhì)量比為65/35時鑄出的藥柱成分、密度比較均勻，表面比較光滑，藥柱結(jié)晶較細(xì)，而高出此配比時，均勻性變差。

2) 隨著RDX/DNMT中主體炸藥的增多，熔鑄炸藥趨于對撞擊敏感。

3)m(RDX)/m(DNMT)=65/35時，爆速達(dá)到最大，而配比大于該值時，因樣品流動性變差，爆速反而降低。

[1] 任務(wù)正，王澤山.火炸藥理論與實踐[M].北京：中國北方化學(xué)工業(yè)總公司,2001:206-209.

[2] 王澤山，歐育湘.火炸藥科學(xué)技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2002:134-137.

[3] 楊克明.1-甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的合成及性能研究[D].太原：中北大學(xué),2011.

[4] 譚彥威，劉玉存，楊宗偉，等.熔鑄炸藥的研究進(jìn)展[J].山東化工,2011(5):22-24.

[5] 歐育湘，周智明.炸藥合成化學(xué)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1991：233-234.

ResearchonpreparationandpropertiesofacastingexplosivebasedonDNMT

LIWen,LIUXiaoyong

(JiangxiXinyuGuokeTechnologyCo.,Ltd.,XinyuJiangxi338034,China)

In order to research a new type of insensitive casting explosive, 4 different formulas samples which is supported by DNMT and subjected by RDX were produced by layered cast. And the impact sensitivity and detonation velocity was tested by experiments. The results show that whenm(RDX)/m(DNMT)=60/40, the explosive simple shows the best liquidity.The increase of subject explosive could lead to impact insensitiveness.Whenm(RDX)/m(DNMT) =65/35, the detonation velocity of compound reaches its maximum. This researchprovides further guide for the production and use of new casting explosive.

casting explosive; DNMT; detonation performance; preparation

2017-03-01

李 文，男，1975年出生，2011年畢業(yè)于江西科技師范大學(xué)，工程師，從事含能材料原理及工藝研究工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.02

TQ560

A

1004-7050(2017)03-0006-03

科研與開發(fā)