CL-20基低能起爆炸药技术研究

【摘要】爆炸箔起爆器的发展方向是低能微型化，所面临的主要问题是由于装药量的减少，导致装药输出能力不够，从而降低了起爆的可靠性。因此要求所装填炸药具有低发火能的同时必须具有高能量输出。由于爆炸箔起爆器的传统装药六硝基芪（HNS）需要较高的起爆能量并且输出能力不足，不能用于低能爆炸箔起爆器。六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW或者CL-20）作为现今最具威力的单质炸药，其输出能量高于HNS-IV将近200％，可替代HNS-IV。但由于CL-20具有较高的机械感度，不能直接用于低能爆炸箔起爆器，需要对其进行细化和表面包覆。主要工作如下：首先，运用分子动力学模拟软件（MS）搭建并优化了ε-CL-20超晶胞、四种高聚物分子链及PBX模型；使用DISCOVER模块和COMPASS力场，在相同条件下分别计算了ε-CL-20与高聚物PVDF、Estane5703、F2311和F2314的结合能。结果表明，四种黏结剂与ε-CL-20结合能大小顺序为：ε-CL-20/Estane5703>ε-CL-20/PVDF>ε-CL-20/F2311＞ε-CL-20/F2314。其次，采用自制的超声喷雾辅助制备了高品质的超细CL-20颗粒。使用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪和X射线衍射仪(XRD)对制备样品的形貌和晶型进行了表征，并测试了样品的热分解性能和撞击感度。结果表明，细化的CL-20呈球形，颗粒分布均匀，中值粒径为1.49um，且CL-20晶型为ε型。和原料CL-20相比，结晶后CL-20的撞击感度明显降低，特性落高（H50）由21.98cm升高到46.67cm；结晶后CL-20的摩擦感度显著降低，其爆炸百分数从原料的100%降低至72%。经过该结晶工艺，CL-20的活化能和热爆炸临界温度略有降低。最后，使用溶液-水悬浮法成功制备了CL-20/Estane5703炸药。采用单因素实验探讨了该工艺的最佳条件为：搅拌速度为500r/min，真空度为0.04MPa，加料速度5.3mL/min，溶液温度为65℃。采用扫描电子显微镜（SEM）对包覆前后样品的粒度、形貌和包覆效果进行了表征，并对CL-20基PBX炸药的机械感度、冲击波感度和热分解特性（DSC）进行了测试和分析。结果表明，该造型粉颗粒呈类球形，且造型粉中CL-20晶型为ε型。CL-20基PBX炸药的热安定性比细化CL-20更加优良，并且通过了撞击感度安全性测试和小隔板安全性测试。
【作者】荆肖凡；
【导师】徐文峥；
【作者基本信息】中北大学，安全技术及工程，2014，硕士
【关键词】六硝基六氮杂异伍兹烷；低能起爆炸药；超声喷雾辅助重结晶；水悬浮法；冲击波感度；

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