微纳米CL-20颗粒级配对低共熔TNT/DNAN基熔铸炸药性能的影响

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本文为了实现CL-20在熔铸炸药中的应用,为CL-20的应用领域提供新的思路,进一步的改善TNT基熔铸炸药的性能。采用以TNT/DNAN为低共熔混合载体,并制备了多种不同粒度的CL-20,采用颗粒级配的方式,研究微纳米CL-20对低共熔TNT/DNAN基熔铸炸药基础性能的影响。同时也研究了在不同的配方体系下,浇注工艺温度参数和几种常见的功能助剂(N-甲基-4-硝基苯胺、三-(2-氯乙基)磷酸酯、邻苯二酚、石蜡)对TNT/DNAN基熔铸炸药力学性能和爆炸性能的影响。总之,本文具体的主要研究内容如下:根据“微力高效精确施加”原理,用HLGB-10型粉碎机,采用机械球磨法制备了纳米CL-20。纳米CL-20呈类球型形貌,其平均粒度d50为165 nm,且纳米CL-20的粒度分布较窄,采用机械球磨法制备得到的纳米CL-20中CL20含量在99.9%以上,基本上没有杂质,得到的纳米CL-20纯度很高。原料粗颗粒CL-20和纳米CL-20的红外光谱、拉曼光谱、XRD谱图的峰形、峰位置一致,峰的相对强度也基本一致。与原料粗颗粒CL-20相比,纳米CL-20的爆炸百分数降低了28%,纳米CL-20摩擦感度相对降低了38.9%,纳米CL-20的特性落高提高了15 cm,纳米CL-20撞击感度降低了114.4%,纳米CL-20的起始分解温度(Ti)、终止分解温度(Tf)和DTG峰温均提前,DTG峰温提前约5.38℃。纳米CL-20的表观活化能比原料粗颗粒CL-20小4.7k J-mor1,指前因子的数量级一样,减少了3.74×1018。纳米CL-20热分解的表观活化能降低了约2.6%。基于浇铸成型工艺,以TNT/DNAN作为低共熔载体,微纳米CL-20颗粒作为主体炸药,成功制备了质量比为10.5/24.5/65的TNT/DNAN/CL-20熔铸炸药。研究了微纳米CL-20颗粒级配对TNT/DNAN/CL-20熔铸炸药的影响,以及N-甲基-4-硝基苯胺、三-(2-氯乙基)磷酸酯、邻苯二酚三种功能助剂对熔铸炸药性能的影响。对制备的CL-20基熔铸炸药分别进行了SEM、粘度、密度及均一性、XRD、机械感度、力学性能以及爆速等分析测试。结果表明,当原料粗颗粒CL-20和100nm CL-20的质量比为70:30,添加0.5%三-(2-氯乙基)磷酸酯时,制备的熔铸炸药表面光滑,内部无明显缺陷,密度均一性好,与只含有粗颗粒CL-20的熔铸炸药相比,其撞击感度降低了32.7%,摩擦感度降低了57.1%,抗压强度从7.93 MPa提高到33.74 Mpa,抗拉强度从3.48 MPa提高到4.94 Mpa,爆速从8188 m·s-1提高到8225 m·s-1,提高了37.0m·s-1,综合性能明显提高。基于浇铸成型工艺,以TNT/DNAN作为低共熔载体,微纳米CL-20颗粒作为主体炸药,成功制备了质量比为9/21/70的TNT/DNAN/CL-20熔铸炸药。研究了微纳米CL-20颗粒级配对TNT/DNAN/CL-20熔铸炸药的影响,以及石蜡、N-甲基-4-硝基苯胺、三-(2-氯乙基)磷酸酯、邻苯二酚四种功能助剂对熔铸炸药性能的影响。对制备的CL-20基熔铸炸药分别进行了SEM、粘度、密度及均一性、XRD、机械感度、力学性能以及爆速等分析测试。结果表明,当原料粗颗粒CL-20和1μm CL-20的质量比为90:10,添加0.5%三-(2-氯乙基)磷酸酯时,制备的熔铸炸药表面光滑,内部无明显缺陷,密度均一性好,与只含有粗颗粒CL-20的熔铸炸药相比,其撞击感度降低了15.6%,摩擦感度降低了22.4%,抗压强度从16.6 MPa提高到22.63 Mpa,抗拉强度从3.05 MPa提高到4.26Mpa,爆速从8216 m·s-1提高到8251 m·s-1,提高了35m·s-1,综合性能明显提高。
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