复合改性单基发射药的制备与性能

为了提高单基发射药能量并保持其力学性能,采用溶剂法制造工艺,在单基发射药基础配方中加入高能填料RDX和GAP增塑剂,制备了复合改性单基发射药,测试了不同样品的爆热、化学安定性、火药力、低温力学性能,并结合某125 mm穿甲弹进行了内弹道性能试验。结果表明,复合改性单基发射药的爆热较单基发射药提高了4.3%以上,火药力较单基发射药提高了7.5%以上,120℃甲基紫化学安定性优于单基发射药,低温落锤冲击性能与单基发射药相当,低温药床抗撞击性能优于制式混合酯发射药。内弹道试验结果表明,复合改性单基发射药在高温区间具有低温感特性;在高温同等最大膛压下,常温初速与单基发射药相比可提高2.6%。

溶剂抽取工艺制备改性单基发射药的燃烧性能

为了进一步改善改性单基药的燃烧性能,对弧厚为0.55 mm的单基药单5/7进行增能、钝感处理,制备了1#、2#改性单基发射药样品,2#样品则在1#样品增能与钝感的工艺基础上增加了溶剂抽取工艺。采用扫描电镜分析了1#、2#样品的表面形貌,用标准容器法测试了其堆积密度,通过密闭爆发器研究了1#、2#样品的定容燃烧特性。结果表明,经过溶剂抽取工艺制备的2#改性单基发射药样品其表面更加致密,堆积密度从0.888 g.cm-3提高到0.920 g.cm-3;其初始燃烧稳定,燃烧分裂时间点为7.0 ms,滞后于1#样品(6.0 ms);燃烧结束时间为8.0 ms,迟于1#样品(7.2 ms),燃烧渐增性有所提高。

高氮量改性单基发射药的制备和性能研究

通过浸渍-钝感工艺制备了含氮量分别为13. 0%和13. 15%的改性单基发射药样品,采用扫描电镜、密闭爆发器试验和内弹道试验研究了不同含氮量、不同工艺条件对改性单基发射药性能的影响。结果表明,与含氮量13. 0%的改性单基发射药相比,含氮量13. 15%改性单基发射药的NC更难被NG塑化,端面内孔不易封堵;高氮量改性单基药具有更高的火药力,其燃烧渐增性随NG和钝感剂含量的增加而提高;高氮量改性单基发射药在装药量较少的条件下,弹丸初速比低氮量改性单基发射药提高16. 9 m/s,高温(50℃)、常温(20℃)和低温(-40℃)试验中,膛压、初速随温度升高而升高,并且具有低温度系数的特点。

反相高效液相色谱法测定改性单基发射药中的N,N-二苯基-N'-甲基脲素

建立了反相高效液相色谱测定改性单基发射药中N,N-二苯基-N'-甲基脲素(AKⅡ)含量的方法。采用ODS色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm),选用甲醇–水(体积比60∶40)体系为流动相,检测波长为220 nm,流速为1mL/min,柱温为室温,用水析法进行紫外检测定量测定。结果表明,AKⅡ浓度在0.09～0.5 mg/mL范围内与色谱峰面积比值(分析物∶内标)呈良好的线性关系,线性方程为y=65.058x+0.0439,相关系数r=0.9989。测定结果的相对标准偏差为1.10%(n=8),加标平均回收率为99.77%。采用内标法测定改性单基发射药中N,N-二苯基-N'-甲基脲素的含量,结果准确可靠,操作简单实用。

RDX粒度对改性单基药燃烧性能及力学性能的影响

为了研究RDX粒度对改性单基药性能的影响,采用溶剂法挤压成型工艺,制备了含不同粒径(0.5、7.6和100μm)RDX的改性单基药;通过密闭爆发器试验测试了改性单基药的燃烧性能;采用万能材料试验机、简支梁式抗冲击试验机测试了改性单基药的力学性能;并通过扫描电镜观察了冲击断面,分析了改性单基药的破坏机理。结果表明,当RDX质量分数为10%时,改性单基药的燃速随着RDX粒度的增大而增大;小粒径RDX(0.5与7.6μm)改性单基药燃烧稳定,当RDX粒径增至100μm时,改性单基药在60MPa附近的u-p曲线出现转折,燃速压力指数突变,燃烧不稳定;改性单基药的抗压强度与抗冲击强度随着RDX粒度的增大而降低;RDX粒度显著影响发射药样品的断裂模式;当RDX粒度较小时,改性单基药的抗冲击强度主要受RDX颗粒与NC基体的界面黏结强度影响;当RDX粒度增大后,单基药的抗冲击强度主要受RDX颗粒的自身强度和其与NC基体的界面黏结强度共同影响。

改性单基发射药热行为和力学性能的研究

为了改善改性单基发射药的燃烧性能和力学性能,通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验,研究了6种改性单基发射药的热分解过程和热安定性,并测试了其冲击和压缩性能,分析了硝化纤维素含氮量和硝基胍含量对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明,随着硝基胍含量的增加,改性单基发射药的的热分解峰温和热安定性逐渐提高,力学性能逐渐降低;随着硝化纤维素含氮量的降低,改性单基发射药的热分解峰温和热安定性逐渐升高,力学性能逐渐增加。

包装发射药用改性HDPE塑料力学性能与热老化寿命预测

目的为解决当前发射药包装物材料存在的结构复杂、自重大、难以适应包装工艺自动化的突出问题,选用一种可塑性较强的改性HDPE塑料作为代替材料。方法利用差热扫描量热仪和真空安定性试验仪研究了改性HDPE塑料与典型发射药的相容性;采用加速热老化试验研究了改性HDPE塑料的力学性能变化,并预测了其热老化寿命;通过弹道射击试验研究了经过500km公路运输和自由跌落后,改性HDPE塑料内装发射药的内弹道性能变化。结果实验结果表明,改性HDPE塑料与典型发射药的相容性较好;进行加速热老化试验后,拉伸强度无明显变化,冲击强度出现下降趋势;在25℃贮存条件下,平均热老化寿命为17.51年;经运输、自由跌落试验后,改性HDPE塑料对内装发射药的保护性较好,内弹道性能无明显变化。结论改性HDPE塑料可作为发射药用包装箱的主要材料。

球形硝基胍粒径对改性单基发射药热安定性和力学性能的影响

为了改善改性单基发射药的安定性和力学性能,制备了含3种不同粒径(50、80和110μm)球形硝基胍(NQ)的改性单基发射药,通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验研究了其热分解过程和热安定性,并测试了其抗冲击和抗压缩强度,分析了NQ粒径变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明,3种含球形NQ的改性单基发射药试样有两个热分解过程,第一个分解过程对应的是混合硝化棉的分解,第二个分解过程是RDX和NQ的分解,但是第二个分解过程不明显;随着NQ粒径从50μm增至110μm,发射药试样的热分解峰温从176.84℃提高至179.71℃;真空安定性试验中试样48h放气量从0.7558mL/g降至0.5964mL/g,甲基紫试纸变为橙色的时间从44min延长至54min,且加热5h后未发生爆炸;发射药试样的抗冲击强度从4.23kJ/m^2降至3.81kJ/m^2,抗压缩强度从56.93MPa降至53.85MPa。表明球形NQ粒径的增加有利于提高发射药的热安定性,但会降低其力学性能。