纳米RDX在高固含量改性双基推进剂中的应用基础研究(2)

1.1 RDX降感方法 近年来国内外普遍使用的降感方法有如下三种: 1.1.1 包覆 在含能颗粒的表面包覆一层钝感剂实现降感。钝感剂能使炸药颗粒表面更加光滑


1.1  RDX降感方法

近年来国内外普遍使用的降感方法有如下三种:

1.1.1  包覆

在含能颗粒的表面包覆一层钝感剂实现降感。钝感剂能使炸药颗粒表面更加光滑,可减少炸药粒子间的相互摩擦,其优秀的吸热性也能阻止热能在颗粒内部的局部区域聚集,避免或减少了热点的生成。常用的钝感剂有高分子粘结剂、低分子钝感剂以及钝感含能材料三种。

史密斯等[4]用聚丙烯酸酯粘结剂对不同质量比的RDX-HMX组合炸药进行表面包覆,成功制备出了钝感炸药;

Cowey等[5]用惰性材料石蜡进行RDX的表面包覆,发现制得的RDX炸药降感效果显著;

其中高分子粘结剂和低分子钝感剂的使用虽然能够降低含能炸药的感度,但炸药的爆速、热安定性等也会有不同程度的衰减;换用钝感含能材料可以改善这种情况,但对炸药的综合性能仍然会有一定影响。

1.1.2  提高晶体品质

RDX的晶体缺陷和形貌特征是炸药感度的重要影响因素,晶体缺陷越多、形状越不规则,在外部刺激作用下就越容易在局部区域形成热点[6,7];如果晶体呈棱形或者表面有凸起,则表面能较高,能量聚集,使得热分解反应更易进行[8]。因此,晶型完整、外表圆滑的RDX热稳定性更高,感度更低。迄今为止重结晶法是减少晶体缺陷提高晶体品质最常用的制备方法[9],通过优化和改善RDX重结晶时的制备工艺条件以及参数,可以实现低感度高晶体品质的RDX产品的制备。

法国火炸药公司[10]便是利用重结晶法进一步提高了黑索金的晶体品质,并且发现重结晶法在降低黑索金冲击波感度方面有显著效果。

陈亚芳[11]选用GAS技术研究不同工艺条件下CL-20粒度分布的不同,得到最优制备工艺并最终研制出d50在721.9纳米附近的CL-20,其晶体品质良好,撞击感度和冲击波感度分别降低了近84%、59%,降感效果尤其显著。

齐秀芳等[12]进行微米级HMX的重结晶,制备出类球状的HMX颗粒,(经测试,其热分解峰温提高到288℃),经测试发现它撞击感度下降了约68%;

王元元[13]在最佳工艺条件(溶剂:DMSO;非溶剂:甲醇;70摄氏度;1000rpm)下利用重结晶法得到了粒径在100微米和120微米之间的RDX产品,并在一定程度上提高了晶体品质,经测验发现其撞击感度下降了34%。

RDX炸药的晶体品质提高,则感度相应降低,但重结晶过程中使用到的添加剂、助剂等化学产品有一定毒性,会危及人身安全、污染环境,且用量较大,平白增加了实验成本。

1.1.3  微纳米化

含能材料颗粒的粒度和粒度分布对其感度影响很大, 尺寸小、粒径分布范围窄的RDX炸药感度较低;尺寸大、粒径分布范围宽的HMX炸药感度较高[14-15],因此,将含能材料颗粒超细化也是降低其感度的重要手段。

吕春玲等[16]运用水筛法获得不同粒度级别的HMX炸药,并依次测试它们的撞击感度,得出降感规律:HMX颗粒粒度越小则撞击感度越低。

刘玉存等[17]测试了五个粒度等级的微米级RDX炸药的感度,同样得出了RDX样品的摩擦、撞击感度随着颗粒粒径的减小不断下降的结论。

蒋皎皎[18] 在最佳工艺参数条件下通过研磨粉碎制取超细化黑索金,经过3小时的研磨后最终得到平均粒径在0.25微米的炸药产品,并经研究发现黑索金的撞击感度随粒度的减小而下降,摩擦感度反之,且热稳定性基本不受超细化过程的影响。

对于大颗粒微米级RDX(原料RDX)的内部空穴数多、表面凹陷或凸起、形状不规则等问题,也可通过细化颗粒如制备纳米级RDX(纳米级RDX)来解决。纳米级RDX表面圆滑、粒径更加均匀,不易产生挤压形变,颗粒彼此间的摩擦作用较小,产生热点的概率减小,因此自身感度会相应降低,安全性能提高。