高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药及其制备方法
阅读说明：本技术 高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药及其制备方法 (High-molecular fluorine-rich oxidant-based non-gold high-explosive-heat industrial explosive and preparation method thereof ) 是由 束庆海 吴启才 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药及其制备方法,采用高分子富氟氧化剂、活性金属还原剂、非金高爆热添加剂和粘结剂为原料,均为普通化学品试剂,来源广泛易得,采用简单的混粉、搅拌、造粒和干燥工艺即可制备,适宜工业化批量生产,过程安全可控。在高分子富氟氧化剂基反应材料的基础上添加了非金型高爆热添加剂,显著提高了炸药的爆热,有利于提升产品的爆破能力。(The invention relates to a high-molecular fluorine-rich oxidant-based non-gold high-explosive-heat industrial explosive and a preparation method thereof. The non-gold high-explosive-heat additive is added on the basis of the high-molecular fluorine-rich oxidant-based reaction material, so that the explosive heat of the explosive is remarkably improved, and the explosive capacity of the product is favorably improved.)
技术领域
本发明涉及高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药及其制备方法，属于民爆技术领域。
背景技术
富氟氧化剂与工业炸药常用的可燃剂、添加剂、乳化剂、发泡剂等物质具有较好的相容性，有优良的长贮性能，与活性金属以一定比例混合、造粒后可形成自维持的活性反应材料，是一类具有较好应用前景的新型钝感含能材料。由于体系中不含硝基、亚硝基等爆炸性基团，反应体系的爆容和爆热均比硝基类炸药相对较弱，在彻底根除安全性隐患的同时带来了猛度和做功能力有限的缺陷。通过添加铝热剂来提高反应释放的温度来实现密闭体系下的膨胀做功是常用的方法之一。然而，添加的金属氧化物通常具有一定的吸湿性，且吸湿后容易发生团聚，对反应的稳定性和产热效率均带来较大隐患。因此，开发一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药具有十分重要的科学意义和应用价值。
发明内容
本发明公开的一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药及其制备方法，其目的是解决当前工业炸药污染大、感度高、生产和运输过程中安全性低以及高分子富氟氧化剂基反应材料爆热较低而造成爆破能力不足的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现。
本发明公开的一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药，以高分子富氟氧化剂、活性金属还原剂、非金高爆热添加剂、粘结剂为主要组成成分，具有无硫无氮、微烟、感度低等优势，可广泛应用于工业炸药生产中。
一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药的制备方法，由高分子富氟氧化剂、活性金属还原剂、非金高爆热添加剂和粘结剂组成。
其中，高分子富氟氧化剂为全氟聚醚、多氟聚烯、多氟聚酯中一种或多种；
活性金属还原剂为铝粉、镁粉、锌粉、钛粉中一种或多种；
粘结剂为氟橡胶、硅橡胶、酚醛树脂、环氧树脂中一种或多种。
非金高爆热添加剂为硅粉、硼粉、二氧化硅、氧化硼中一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，各原料按质量份包括：所述高分子富氟氧化剂30-75份、所述活性金属还原剂10-50份、所述非金高爆热添加剂5-15份、所述粘结剂0.5-5份。
根据本发明的一些优选实施方式，所述活性金属还原剂的粒径为10-75μm。
一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混
如果活性金属还原剂为多种混合，在惰性气氛保护下，将活性金属还原剂在V型混料机中混合1h，得到活性金属粉的混合物；
(2)造粒
将粘结剂加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将活性金属还原剂、非金高爆热添加剂、高分子富氟氧化剂分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
将上述得到的分散液通过造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
硼和硅均属于反应热值较高的非金属物质，和氧气反应生成氧化硼和二氧化硅，释放出大量的热。此外，铝粉和氧化硼以及二氧化硅可在高温下发生剧烈反应，还原出单质硅和硼的同时，生成氧化铝，而氧化铝的高反应热也是混合炸药、推进剂领域提高爆热的常用途径之一。但是，在高分子富氟氧化剂反应材料体系中，硼、硅类物质作为高爆热添加剂尚未见报道。通过添加硼、硅类非金属高爆热添加剂，对高分子富氟氧化剂反应体系中铝粉的利用率、降低反应体系的成本以及提升反应体系整体的生成热具有十分重要的意义和广泛的应用前景。
有益效果：
1、本发明提供的一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药及其制备方法，采用高分子富氟氧化剂、活性金属还原剂、非金高爆热添加剂和粘结剂为原料，均为普通化学品试剂，来源广泛易得，采用简单的混粉、搅拌、造粒和干燥工艺即可制备，适宜工业化批量生产，过程安全可控。
2、本发明制备的一种高分子富氟氧化剂基安全环保工业炸药，可用于替代传统黑火药、铵油炸药、硝胺炸药、硝化甘油炸药等，具有无硫无氮、对环境友好、机械和静电感度低、安全性高等优势，可广泛应用于工业炸药生产中。
3、本发明提供的一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药及其制备方法，在高分子富氟氧化剂基反应材料的基础上添加了非金型高爆热添加剂，显著提高了炸药的爆热，有利于提升产品的爆破能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。除非特别说明，本发明实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
实施例1
一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)预混
在惰性气氛保护下，将22份球形镁粉和8份球形铝粉在V型混料机中混合1h，得到活性金属粉的混合物；其中，镁粉粒径为10μm，铝粉粒径为40μm。
(2)造粒
将2份氟橡胶5702加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述30份活性金属粉的混合物、8份氧化硼、60份聚偏氟乙烯粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，氧化硼的粒径10μm、聚偏氟乙烯粉粒径160μm。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例2
一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)预混
在惰性气氛保护下，将30份球形镁粉和10份球形铝粉在V型混料机中混合1h，得到活性金属粉的混合物；其中，镁粉粒径为10μm，铝粉粒径为40μm。
(2)造粒
将3份酚醛树脂(分子量1000～3000)加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述40份活性金属粉的混合物、15份二氧化硅、42份聚四氟乙烯粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，二氧化硅的粒径10μm、聚四氟乙烯粉粒径160μm。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例3
一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)预混
在惰性气氛保护下，将32份球形镁粉和11份球形铝粉在V型混料机中混合1h，得到活性金属粉的混合物；其中，镁粉粒径为10μm，铝粉粒径为40μm。
(2)造粒
将2份氟橡胶5702加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述43份活性金属粉的混合物、10份硅粉、45份聚四氟乙烯粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，硅粉的粒径10μm、聚四氟乙烯粉粒径160μm。
实施例4
一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)预混
在惰性气氛保护下，将16份球形镁粉、10份锌粉和17份球形铝粉在V型混料机中混合1h，得到活性金属粉的混合物；其中，镁粉粒径为10μm、锌粉粒径为40μm、铝粉粒径为40μm。
(2)造粒
将2份氟橡胶5702加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述43份活性金属粉的混合物、10份硅粉、5份硼粉、30份聚四氟乙烯粉和10份全氟聚醚分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，硅粉和硼粉的粒径10μm、聚四氟乙烯粉粒径160μm、全氟聚醚的分子量为500～2000。
实施例5
一种高分子富氟氧化剂基非金型高爆热工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)预混
在惰性气氛保护下，将10份球形镁粉、10份钛粉和23份球形铝粉在V型混料机中混合1h，得到活性金属粉的混合物；其中，镁粉粒径为10μm、钛粉粒径为40μm、铝粉粒径为40μm。
(2)造粒
将2份氟橡胶5702加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述43份活性金属粉的混合物、5份硅粉、10份氧化硼、30份聚四氟乙烯粉和10份全氟聚醚甲酯分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，硅粉和氧化硼的粒径10μm、聚四氟乙烯粉粒径160μm、全氟聚醚甲酯的分子量为500～2000。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，采用10Kg落锤25cm落高，从多个批次制备的工业炸药样品中进行抽样检测。测得本发明制得产品的撞击感度均为0％、摩擦感度均为0％，较传统的工业炸药(机械感度30％以上)，安全性能跨越提升。
采用氧氮量热仪从多个批次制备的工业炸药样品中进行抽样检测，测得添加非金型高爆热反应剂后，在同等测试条件下反应体系的燃烧热9160J/g提升至10870J/g，反应的燃烧热提升了19％。
此外，配方组成不含硫、氮等元素，反应产物杜绝了氮氧化物、硫氧化物的产生，根本上解决了工业炸药对空气的污染难题。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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