阅读说明：本技术 一种抗过载炸药及其成型工艺 (Overload-resistant explosive and forming process thereof ) 是由 董军 王晓峰 王伟力 邢江涛 谭波 杜茂华 黄亚峰 杨雄 杨磊 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗过载炸药及其成型工艺,各组分及质量百分组成为奥克托今52％～63％,镁粉22％～33％,乙烯-醋酸乙烯共聚物4％～6％,80#微晶蜡3％～5％,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1％～3％,己二酸二辛酯3％～5％。本发明主要用于侵彻战斗部尾部装药,尤其适用于装填含铝压装炸药的战斗部。(The invention discloses an anti-overload explosive and a forming process thereof, wherein the anti-overload explosive comprises, by mass, 52-63% of octogen, 22-33% of magnesium powder, 4-6% of ethylene-vinyl acetate copolymer, 3-5% of 80# microcrystalline wax, 1-3% of fatty alcohol-polyoxyethylene ether sodium sulfate and 3-5% of dioctyl adipate. The invention is mainly used for filling powder at the tail part of the penetration warhead, and is particularly suitable for filling the warhead containing aluminum press-loading explosive.)

一种抗过载炸药及其成型工艺

技术领域

本发明涉及军用炸药，特别涉及一种抗过载炸药，主要用于侵彻战斗部尾部装药，尤其适用于装填含铝压装炸药的战斗部。

背景技术

侵彻战斗部主要用来打击地下建筑设施，地面加固目标、多层建筑物等高价值目标，要求战斗部装填的高能炸药在侵彻过程中保持安定，最终实现对目标的有效打击。在侵彻过程中炸药要承受极高的过载应力，因此，一般高能炸药难以承受如此高的侵彻过载，容易造成侵彻战斗部在未达到预定目标前就发生爆炸。同时，由于侵彻战斗部多用来打击密闭或半密闭工事建筑，因此所装填的炸药均为具有内爆效应的含铝炸药。

目前，压装含铝炸药依然是侵彻战斗部的主要装药，其优点是高输出能量。但是随着侵彻技术指标的提高，现有侵彻战斗部用压装含铝炸药无法满足侵彻安全性要求，主要原因是压装高能炸药无法适应战斗部尾部的剧烈剪切作用。文献《抗过载炸药装药侵彻安全性试验研究》(含能材料，2010，(18)6)提出了一种浇注炸药，可以用于侵彻战斗部尾部装药。但是，根据侵彻战斗部力学性能匹配原则，该装药与压装炸药属于不同体系炸药，将其装填到战斗部尾部，会增加压装炸药轴向的应变过载，反而增加了压装炸药的过载危险性。

发明内容

本发明克服背景技术中的不足，设计一种抗过载炸药，用于侵彻战斗部尾部装药，保护侵彻战斗部中的压装含铝主炸药。

本发明的构思：压装炸药是一种复合材料，具有高能量密度特性。但是这种压装的高能含铝炸药用于侵彻战斗部尾部时，会在战斗部侵彻过程中发生点火。其常用的解决措施是整体换装能量较低的浇注炸药或者采用惰性装药装填到战斗部尾部，但是上述两种方式都会带来战斗部总能量的明显下降。本发明的构思是提供一种尾部炸药，既能保证压装主炸药通过侵彻安全性考核，又不会显著降低战斗部的总能量，达到安全、高效毁伤的目的。

本发明的设计思路是：本发明设计一种含铝炸药，采用复合包覆手段降低主炸药含量，保证侵彻安全性；通过协同爆轰作用使本发明的尾部炸药参与含铝炸药中的后燃反应中，提高战斗部的总能量。在爆炸反应中，由于铝粉反应后会生成氧化铝保护膜，提高了铝粉氧化反应的阈值压力和阈值温度，降低了铝粉的反应活性，所以在含铝炸药中，实际铝含量大于所需要的含铝量，多出来的铝不能给主炸药爆轰贡献能量。而镁粉的反应活性会低于铝粉，镁粉反应虽然放热比铝粉少得多，但是阈值温度和压力较低，反应后的持续高温高压会引燃被氧化铝包覆的活性铝。因此，本发明中镁粉主要作用是协助主炸药中的铝发生后燃效应，利用环境中的氧元素，提高战斗部装药的总能量。压装炸药在侵彻战斗部的尾部发生点火主要是由于尾部的绝热剪切作用。细粒度奥克托今在受到剪切时发生穿晶断裂的几率远远低于大颗粒炸药，选用奥克托今要求粒度曲线呈单峰分布，最大粒度直径不大于120微米，中位径d50不大于30微米；己二酸二辛酯是一种增塑剂，可以降低压装炸药的屈服应变，通过提高奥克托今颗粒的滑移作用减小奥克托今的穿晶断裂，提高炸药抗过载安全性。乙烯-醋酸乙烯共聚物作为奥克托今的包覆材料，与奥克托今形成核壳包覆结构，代号[email protected]。80#微晶蜡是混合炸药连续相载体，用于粘结[email protected]和镁粉。乙烯-醋酸乙烯共聚物与奥克托今的表面接触性不好，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠是一种表面活性剂，能促进粘流态乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物的无水石油醚溶液在奥克托今表面铺展，提高包覆完整性。

基于上述原理，本发明是一种抗过载炸药，各组分及质量百分组成如下：

其中，奥克托今粒度曲线呈单峰分布，最大粒度直径不大于120微米，中位径d50不大于30微米；

本发明的优选方案，各组分及质量百分组成如下：

其中，奥克托今粒度曲线呈单峰分布，最大粒度直径90微米，中位径d50为25微米；

本发明的成型工艺为：

步骤一、配置包覆液：以无水石油醚为溶剂，在容器中依次加入乙烯-醋酸乙烯共聚物和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，在50℃～60℃的温度下搅拌至两种组分溶解，得到溶液，待用；

步骤二、炸药的钝感包覆：在60℃条件下，将奥克托今和无水石油醚溶剂分别加入反应釜，搅拌15min后，加入步骤一得到的溶液，升温至80℃～88℃之间，捏合30min，出料，得到钝感包覆后的炸药浆液；

步骤三、造粒：在反应釜中加入无水石油醚或乙酸乙酯，再加入80#微晶蜡和己二酸二辛酯，加热至60℃；加入镁粉，搅拌15min，加入步骤二得到的炸药浆液，继续搅拌30min，得到混合炸药浆料；自然冷却至室温，在真空条件下将混合炸药浆料过10目筛网造粒，得到炸药颗粒；

步骤四、干燥成型；将步骤三得到的炸药颗粒放入温度为60℃～65℃的烘箱，干燥时间为5h，出料，得到本发明的炸药造型粉样品；将造型粉在压机上压制成一定尺寸和密度的炸药药柱。

本发明的优点如下：

(1)本发明满足侵彻速度不低于340m/s，侵彻单层或多层C30或以上钢筋混凝土靶板，靶板总厚度不低于2m，炸药保持安定。

(2)本发明替代5％的PBXIH-18炸药，测试爆热值不低于7800/g(PBXIH-18炸药是美国侵彻战斗部用炸药，其200g爆热罐爆热测试值为7715J/g)。

(3)本发明在子弹撞击、快速烤燃、慢速烤燃试验中，不发生爆燃及以上级别反应(子弹撞击、快速烤燃、慢速烤燃试验等级从低到高依次为不反应、燃烧反应、爆燃反应、爆炸反应、局部爆轰反应和爆轰反应)。

具体实施方式

结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

1.1本发明参照如下质量百分组成实施：

其中，奥克托今粒度曲线呈单峰分布，最大粒度直径90微米，中位径d50为25微米；按照上述百分比称量1000g原材料。

1.2成型工艺

步骤一、配置包覆液：在15L反应釜中依次加入5000ml无水石油醚、100g乙烯-醋酸乙烯共聚物和80g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，在50℃～60℃的温度下搅拌至两种组分溶解，得到溶液，待用；

步骤二、炸药的钝感包覆：在60℃条件下，在反应釜中加入1160g奥克托今和4000ml无水石油醚，搅拌15min后，加入步骤一得到的溶液，升温至80℃～88℃之间，捏合30min，出料，得到钝感包覆后的炸药浆液；

步骤三、造粒：在反应釜中加入2000ml无水石油醚，再加入80g80#微晶蜡和80g己二酸二辛酯，加热至60℃；加入540g镁粉，搅拌15min，加入步骤二得到的炸药浆液，继续搅拌30min，得到混合炸药浆料；自然冷却至室温，在-0.09MP真空条件下将混合炸药浆料过10目筛网造粒，得到炸药颗粒；

步骤四、干燥成型；将步骤三得到的炸药颗粒放入温度为60℃～65℃的烘箱，干燥时间为5h，出料，得到本发明的炸药造型粉样品；将造型粉在压机上压制成一定尺寸和密度的炸药药柱。

1.3性能测试：

(1)侵彻试验：战斗部总重100kg，本发明装药量10kg，侵彻速度840m/s，侵彻单层4m的C35钢筋混凝土靶板；

(2)本实施例爆热试验参照GJB772A-97方法701.1进行；

(3)本实施例易损性试验参采用MIL-STD-2105D的快速烤燃(FC)、慢速烤燃(SC)和子弹撞击(BI)试验方法进行。

实施例2

2.1本发明参照如下质量百分组成实施：

其中，奥克托今粒度曲线呈单峰分布，最大粒度直径120微米，中位径d50为30微米；按照上述百分比称量1000g原材料。

2.2本实施例成型工艺参照实施例1进行。

2.3性能测试：

(1)侵彻试验：战斗部总重170kg，含本发明装药量17kg，侵彻速度450m/s，侵彻多层(1.5m+0.3m+0.2m+0.2m)2.2m的C35钢筋混凝土靶板。

(2)本实施例爆热试验参照实施例1进行；

(3)本实施例易损性试验参照实施例1进行。

实施例3

3.1本发明参照如下质量百分组成实施：

其中，奥克托今粒度曲线呈单峰分布，最大粒度直径120微米，中位径d50为15微米；按照上述百分比称量1000g原材料。

3.2本实施例成型工艺参照实施例1进行。

3.3性能测试：

(1)本实施例爆热试验参照实施例1进行；

(2)本实施例易损性试验参照实施例1进行。

效果例

本发明能够满足侵彻安全性要求，在主炸药爆轰后，能够参与主炸药的爆轰反应，并具备耐受机械和热刺激安全性的要求。其中，各实施例性能结果如表1所示。

表1本发明性能数据