高品质DHMX转晶过程工艺控制研究

奥克托今(HMX)是目前广泛使用的高能量密度材料,但由于HMX晶体颗粒存在聚晶、孪晶、内部溶剂包藏、孔隙等各种晶体内外部缺陷,使得单质炸药的感度较高。本文通过结晶过程调节溶剂非溶剂比例、调控搅拌速度、温度、超声刺激轻度输入等方式,有效控制HMX晶型转变过程,改善结晶质量,获得高品质DHMX平均粒度分布在20~30μm、100~170μm以及200~260μm,晶体密度≥1.90 g/cm^(3),实现高品质DHMX粒度精确控制的工程化制备。

乳液自组装法制备Al/B/PTFE含能微球及其性能表征

为了探究高活性金属含能微球的制备工艺以及燃烧性能,以Viton为黏结剂,聚四氟乙烯(PTFE)、硼粉(B)和铝粉(Al)为高能组分,采用乳液自组装技术制备了Al/B/PTFE含能微球,并对溶剂的挥发温度、乳化剂的种类、水相和油相的体积比和搅拌速度等工艺进行了优化;采用扫描电子显微镜(SEM)对Al/B/PTFE含能微球形貌进行了表征;采用TG-DSC法分析了Al/B/PTFE含能微球的热分解性能;通过高速摄影和密闭爆发器表征了Al/B/PTFE含能微球的燃烧反应性能。结果表面,水浴温度为25℃、乳化剂为PVA、水油比为80∶30和搅拌速度为700 r/min是Al/B/PTFE含能微球的最佳制备工艺;所制备的Al/B/PTFE含能微球的粒径均匀、球形度高且粒径可控,主要粒径分布范围在约300~900μm;微球的流散性、反应热、燃烧火焰面积和压力输出性能随着粒径的增加,出现先增加后减弱的现象;Al/B/PTFE含能微球的最大反应热,最大火焰面积和最高峰值压力为1097.97 J/g,186.06 cm^(2)和213.3 kPa,分别是物理混合样品的1.77倍、5.16倍和1.37倍。

氟橡胶F2311特性黏度对高聚物粘结炸药成型及力学性能的影响

基于材料设计以及装药结构力学响应等工程中的需求,通过粘结剂的使用能够获得理想的安全性能、爆轰性能、力学性能。以奥克托金(HMX)为主体炸药,特性黏度不同的氟橡胶F2311为粘结剂制备了HMX基高聚物粘结炸药(PBX),对PBX的成型密度、压缩强度、拉伸强度、弹性模量等进行了测试。结果表明:用特性黏度1.95dL/g的F2311制备的PBX195样品压缩强度为4.05MPa,拉伸应变为1.56%,高于其他PBX样品;PBX195的拉伸模量为0.668GPa,远低于其他PBX样品。特性黏度为1.95dL/g的F2311最适合作为HMX基PBX的粘接剂,用其制备的PBX力学性能和成型性能得到明显改善。

高品质HMX生产线的改进设计与应用

搅拌效果和超声波强度是高品质HMX成功制备的关键工艺条件。本研究采用双层十字斜桨与底层推进桨的复合桨系结构,以及内设置超声棒设计方案,改进高品质HMX生产装置,物料温差达到1~2℃,同时釜内超声强度增大87%,确保了高品质HMX制备转晶工艺条件。并分别采用折光指数匹配光学显微镜法、密度梯度法等表征方法研究了高品质HMX的颗粒形貌、晶体缺陷、颗粒密度等晶体结构特征。

新型混合工艺用于含铝炸药制备研究

采用声共振混合工艺对含铝塑料粘结炸药(PBX)的高效混合及性能进行研究。实验量级为100 g,混合加速度变化范围为0~60 g (g=9.8 m/s^(2))。在30~70 Hz频率条件下控制范围内变化,研究混合时间和加速度,振动幅值对Al/HMX/氟橡胶,Al/TATB/氟橡胶高粘态物料混合效果的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察测试了混合均匀度,并对混合炸药的力学性能进行评估。混合效率和效果受不同物料状态的影响较为显著,在一定范围内,混合振幅越大,混合效率越高,100 g量级的均匀混合时间在300 s左右。研究结果可用于指导PBX炸药及其他高黏态高固含量物料体系的声共振混合。

TATB合成生产线尾气排放的改进研究

针对大药量TATB合成生产线尾气排放超标问题,经过工艺计算,设计并采用了降低冷媒温度、增加换热面积的冷凝器等改进措施,从源头上控制了生产线尾气的排放量,通过增加循环水箱节约成本并减少了污水排放量。同时采用二级喷淋洗涤吸收和二级吸附处理的工艺改进方法,确保尾气中甲苯和氨气得到有效处理。改进完成后,有害气体的排出量得到显著降低,尾气排放经检验符合国家标准要求,提高了生产线运行环保安全性。

声共振混合造粒中溶剂使用量的优化

为了降低某TATB基声共振混合造粒工艺中的乙酸乙酯使用量,提出将粘合剂溶液浓度由6wt%提高至8wt%,以及采用粘结剂干粉替代部分粘结剂溶液的改进措施。研究了提高粘结剂浓度下的最优工艺条件以及该工艺条件下造型粉的均匀性及力学性能;同时,探讨了粘结剂干粉的加入比例对造型粉的影响。结果表明,上述优化措施不仅保证某TATB基的混合均匀性和力学性能与原工艺条件下的相当,而且降低了33%乙酸乙酯使用量,大幅提高了制造效率,减少对环境和人员的危害并节约成本。