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
发射药化学安定性检测方法研究
发射药化学安定性检测方法研究JIANG Zhibao;ZHENG Bo;WANG Shaoguang【摘要】发射药化学安定性检测方法主要采用维也里试验法和气相色谱试验法.气相色谱试验法采用了计算机技术,尽管自动化程度高,试验周期短,但还不能完全取代维也里试验法.本文通过对这两种方法的长期实践、研究和各自试验数据对比分析,探讨了气相色谱试验法和维也里试验法的优点与不足,并提出了减少试验误差、提高检测水平的方法和途径.【期刊名称】《测试技术学报》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】4页(P361-364)【关键词】发射药;化学安定性;维也里试验法;气相色谱试验法【作者】JIANG Zhibao;ZHENG Bo;WANG Shaoguang【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TJ550 引言发射药作为武器发射弹丸或推动火箭运动的特种能源，广泛应用于国防、军事和航天等领域.由于发射药属于长期储存、一次性使用的产品，其化学安定性便是衡量发射药作用性能和安全性能的重要指标.随着发射药储存时间的增加，其化学安定性越来越低，发射药使用性能也就越来越差，最后会严重影响发射药的燃烧性能和弹道性能[1,2]，以至于无法使用而报废，有些发射药甚至会造成自燃事故.因此，发射药化学安定性的优劣，不仅影响发射药的使用可靠性，也影响发射药的储存安全性.目前，进行发射药化学安定性检测的方法主要采用维也里试验法和气相色谱试验法.自维也里1884年发明发射药安定性试验法以来，100多年来人们试图以新的试验法加以取代.经过弹药检测技术人员长期努力和不断探索，于20世纪 70年代初在全国推广应用了气相色谱试验法.气相色谱试验法采用了计算机技术，尽管自动化程度高，试验周期短，但还不能完全取代维也里试验法[3].本文通过对这两种方法长期实践、研究和各自试验数据对比分析，探讨了气相色谱试验法和维也里试验法的优点与不足，并提出了减少试验误差、提高检测水平的方法和途径.1 维也里试验方法的优点和缺点维也里试验方法是将定量试样装在密闭的盛有蓝色石蕊试纸的维也里烧杯内，在106.5±0.5 ℃ 的恒温器中加热,使之分解放出氮的氧化物与试样中微量水分(1%～1.5%)作用，生成硝酸和亚硝酸[4]，以蓝色石蕊试纸变为红色或出现棕色烟所累计的加热时间，表示发射药的化学安定性.它的优点在于：1)能够比较正确地反映无烟药的化学安定性，符合无烟药在长期储存中的实际情况，试验重复性优于其它安定性试验法.2)对制式无烟药产品有一个完整的复试期规格.3)设备成本低，试验程序简便，操作简单.其缺点是：1)观察试纸变化及提取红色终点时，主观性较强.2)进行重复至1 h试验的时间太长，对质量较好的无烟药往往需要一个多月的时间才能结束.3)维也里试验仍然属于定性方法的范畴，对无烟药中加入特别附加成份者，不易试验到红色终点，影响安定度的正确判定.2 气相色谱试验方法的优点和缺点发射药气相色谱试验法是将定量发射药密封于定体积不锈钢杯中，在90±0.3 ℃的恒温器中加热使其分解，通过分解气体中特征气体CO2，NO2的含量来判断发射药安定性性能.它的优点是：1)试验主观误差小，试验结果同一性好，操作便利，对环境条件的要求宽松，劳动强度小，环境污染和人体伤害也有不同程度的降低.2)自动化程度高.在气相色谱法试运行的几年里，整个试验过程由最初的手工绘图测量、计算发展成为自动积分，电脑自动积分、计算、打印、数据自动化处理，提高了工作效率，有效节省了工作时间.3)试验结果直观，相对误差小.能定量反映发药的内在质量，试验结果能顺利转换成分析数据，能够快捷准确地反映发射药质量状况.其缺点是：1)仪器价格昂贵，损坏后不易修理.调试仪器技术要求高.需要较长的时间和较高的技术水平.2)发射药在气相色谱条件下的分解与在储存条件下的分解不完全一致.3 两种试验方法试验结果对比与分析3.1 试验结果在发射药年度监测和某些特殊检测中，有针对性地进行两种试验方法结果对比，发现了两种方法对异常发射药试验结果的异同，见表1～表4.表1 气相色谱法试验质量偏差的发射药Tab.1 The test quality deviations of the gas-chromatographic determination of the propellant序号发射药牌号发射药批次气相色谱法试验结果维也里试验结果试验时间1双带-1113-62-451.96/1.8853/552009年2双环-1411-62-451.72/1.6554/562009年3双带-1144-61-451.65/1.6756/552009年4双环-1421-62-451.85/1.8057/552009年5双带-1130-60-451.76/1.7860/612009年6双环-1433-60-451.82/1.8561/622010年7双带-1110-64-451.82/1.8463/622010年8双环-1433-64-451.91/1.8060/592010年表2 维也里试验质量偏差的发射药Tab.2 The test quality deviations of the Vieille’s test of the propellant序号发射药牌号发射药批次气相色谱法试验结果维也里试验结果试验时间1双芳-3-18/110-62-350.56/0.5540/452009年2双芳-3-18/125-64-350.62/0.6145/432009年3双芳-3-18/133-62-450.65/0.6446/452009年4双芳-3-18/17-65-350.82/0.813/32010年5双芳-3-18/17-65-350.76/0.7548/402010年6双芳-3-18/18-63-350.63/0.6243/342010年7乙芳-2-12/19-64-350.64/0.6343/422010年8乙芳-2-12/110-64-350.81/0.8045/412010年表3 两种试验方法对发射药试验结果的平行度Tab.3 The balance degrees to the propellant test results of the two test methods发射药牌号发射药批次气相色谱试验结果维也里试验结果123偏差123偏差9/725-64-350.25/0.270.31/0.240.34/0.350.0260/6263/7257/591表4 两种试验方法试验时间对照表Tab.4 The time contrast table of the two test methods发射药牌号批次气相色谱测试时间/h维也里测试时间/h差别9/713-65-45101961/19.63.2 试验结果对比分析1)维也里仪器调整时间短，易操作，试验周期长；气相色谱仪器的调整时间长，难度大，试验周期短.实际试验中，维也里试验6人24 h不间断工作，10 d左右完成20个样品试验；气相色谱法试验，3人每天工作10 h可完成20个样品试验.2)某些含有衍生物成份的发射药，在维也里试验中，结果不准确.如双芳-3牌号的无烟药和消焰无烟药，试验时应根据经验适当延长提取时间.而气相色谱试验的重复性相对较好，不仅同一牌号不同批次的发射药在试验结果上平行度高，并且同一批次的发射药重复试验的结果偏差小.3)双迫发射药气相色谱法试验的结果存在偏差.2007年以来，我们在气相色谱检测中测出已达到危险品示值的双迫发射药8批，但经过维也里试验及其它方法的比较试验，否定了气相色谱法试验所确定的结果.4)气相色谱法中试验仪器稳定性不好.根据我们多年工作实践，采取以下几种措施，可以提高仪器的稳定性：① 配备较好的稳压电源设备；② 定期清洁热导池池体；③ 安装氢气过滤装置；④ 严格操作规范；⑤ 延长仪器调试期的连续运行时间.5)维也里试验的主观误差较大.尽管维也里试验方法存在主观误差，但仍然是我国确定发射药质量状况和解决相关问题的主要方法，也是最终确定发射药危险品的必做项目，因此，要注重人员素质的养成和提高.4 提高维也里与气相色谱试验方法检测水平的途径4.1 提高维也里试验方法检测水平的途径1)维也里炉体采用甘油夹层保温办法，电子继电器控制电炉加热.它的缺点在于热量散失大，工作环境差，一旦温度控制失灵，甘油四溢，难以消除，而且使用电风扇冷却，难以在较短的时间里恢复温度.鉴于此，需重新设计维也里控温炉，实现加热、控温、控时的自动化.2)改进维也里试验冷却方法，使发射药不论置于何层，它的水解反应都处在同一条件下，而不是如现在这样，置于不同层次的发射药，其所接受到的水解反应程度并不完全一样，从而导致试验结果出现差异.3)维也里加热杯的密封采用弹簧钢片弹压，这个方法存在着受力不一致的缺陷；受力过大导致玻璃损坏，受力过小容易漏气，导致石蕊试纸的颜色变化不能真实地反映发射药的质量变化情况，因此将它的弹簧钢片弹压密封改为螺旋受力密封，以克服受力不均匀，不易操作等因素.4.2 提高气相色谱试验方法检测水平的途径气相色谱试验方法和技术的发展，为其在发射药检测领域的应用奠定了良好的基础，但气相色谱仪的技术指标和稳定性却对检测结果影响较大，如何更好地发挥仪器的作用，根据几年工作中的体会和经验，我们认为：1)建立仪器校验制度.目前气相色谱仪的鉴定和校验工作缺乏规范，缺乏必要的条件，建议建立仪器校验制度.2)气相色谱仪配套设备及有关标准药有待完善.目前，气相色谱标准药与检测发射药存放不同步，环境条件对标准药的校正值影响较大，应将标准药与发射药同库存放、同时参与质量变化.3)进一步提高试验人员水平.气相色谱仪试验是一项技术含量高的工作，需要长期实践锻炼和积累经验，培养处理和解决问题的能力，建立培训、学习制度，定期交流技术上的经验教训.维也里试验和气相色谱法试验是发射药安定性检测的重要手段，应取长补短，实现两种试验方法的联动发展.由于气相色谱法与维也里试验方法具有很强的互补性，应对这两种试验方法进行适当的结合，发挥各自的优长，进一步提高发射药的检测整体水平.参考文献：【相关文献】[1] 杨慧群，王泽山，魏晓安.废旧单基药爆轰性能的实验研究[J].火炸药学报，2005，28(2)：32-34.Yang Huiqun,Wang Zeshan,Wei Xiaoan.The experimental study detonation of wasted single based propellant[J].Chinese Journal of Explosives &Propellants,2005，28(2)：32-34.(in Chinese)[2] 方继明.正弦压力发电器的发展及校准技术[C].中国计量测试学会、压力计量服务和测试技术研讨会论文集，2003.[3] 邵力康，言克斌.弹药无损检测[M].北京：海潮出版社，2011.[4] 张瑞庆.火药用原材料性能与制备[M].北京：北京理工大学出版社，1995.。
发射药安定性试验方法
解 决 ， 会 造成 无 法 预 料 的损 失 。试 验 方 法 是 解 决 将
问题 的有 效手 段 ， 不 同的研究 方 法各 有 优缺 点 ， 但 因
近几 年来 ， 定 性 的研 究 虽 然处 于低 潮状 态 ， 安 但 安定 性 问题 一直 存 在 。 由于新 材 料 、 药 剂 的加 人 新
必然 会带 来一 些难 以 预 测 的潜 在 危 险 ， 果 不 及 时 如
的优点 是较 接 近于 火 药 在 实 际 储 存期 的 缓慢 分 解 ， 不失 为 一种 较好 的安 定性 试验 方 法 。但在 试验 中发 现存 在试 验 结果 反 常 的 问题 ， 如松 钾 药 加 热过 程 中红 色终 点 出现后 ， 续 加 热 时 出 色 红 色 的 时 间反 继 而延 长 ， 至 退 回到玫 瑰 色 ， 甚 硝基 胍 火 药甚 至不 出现 红 色 。张 力等 对选 定 的经 过 ８ ５℃ 老化 试 验 的单
必 须按 照规 定进 行 安 定 性 试 验 ， 以判 定 其 安 定 性 的
此 针对 不 同 的药 剂 ， 该 有 一 套 比较 合 理 的 分 析途 应 径 。研 究 安 定 性 问题 时 ， 验 方 法 的选 择 很 重 要 。 试
本 文简 要概 述 了发射 药安来自定性 的研 究 方法 和 近年来
的进 展 。
１ 发 射 药 安 定 性 研 究 现 状 与进 展
发射 药 的安 定性 试验 主要 是检 测 它 的化 学 安定 性 。世界 各 国都 发展 了一 系列 检 测 技 术 ， 目的是 其 确 定 发射 药 的安 全储存 寿命 。这些 方法 的原 理基 本 上 都 是一 样 的 ， 即基 于 安定 剂或 者 硝酸 酯火 药分解 ， 测 定 自动 催化 加速 或者 氧化 氮 加速 生成 的转 折点 所
内部孔隙率对硝化棉基烟花药燃烧性能的影响
ｍＬ ｐｏｒｏｇｅｎ ａｎｄ １００ ℃ ｗａｔｅｒ ｂｏｉｌｉｎｇꎬ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ ａｐｐａｒｅｎｔ ｂｕｒｎｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ￣ｂａｓｅｄ ｆｉｒｅｗｏｒｋ ｉｎ￣
６
＃
８
＃
原样ꎬ８０ ℃ 水煮
原样ꎬ８５ ℃ 水煮
７＃
能的影响规律ꎮ
原样ꎬ９０ ℃ 水煮
原样ꎬ９５ ℃ 水煮
９＃
１ 实验
１０
原样ꎬ１００ ℃ 水煮
＃
原样 ＋ ５ ｍＬ 致孔剂ꎬ１００ ℃ 水煮
１１ ＃
１. １ 试剂与仪器
股份有限公司ꎻ无水乙醇、丙酮ꎬ分析纯ꎬ南京化学试
限公司ꎮ
捏合机ꎬ江苏国贸国泰减速机集团有限公司ꎻ剪
为探究硝化棉基烟花药结构性能对燃烧特性的
＃
原样 ＋ ５ ｍＬ 致孔剂ꎬ常温
＃
３＃
原样 ＋ １０ ｍＬ 致孔剂ꎬ常温
５＃
原样 ＋ ３０ ｍＬ 致孔剂ꎬ常温
原样 ＋ ２０ ｍＬ 致孔剂ꎬ常温
４＃
影响规律ꎬ通过一种简单制备工艺与致孔方法ꎬ制备
了具有疏松结构的硝化棉基烟花药ꎬ研究了内部孔
隙率、堆积密度等对烟花药表观燃速和定容燃烧性
[ ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｎｉｔｒｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ￣ｂａｓｅｄ
改性单基药表层功能组分浓度分布对燃烧性能的影响研究
改性单基药表层功能组分浓度分布对燃烧性能的影响研究刘波;王琼林;刘少武;于慧芳;李达;姚月娟;潘清;魏伦【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2011(032)005【摘要】在水溶液中进行增能钝感,制备了改性单基发射药样品.通过显微红外光谱法测定了所得发射药中功能组分的浓度分布.采用密闭爆发器和内弹道实验法,研究了发射药的动、静态燃烧性能.结果发现,硝化甘油浓度沿药粒径向呈抛物线状分布,钝感剂NA聚酯浓度由表及里呈指数规律下降的形式分布.硝化甘油渗透越深,钝感剂由表及里下降越慢,所对应发射药的燃烧渐增性越强,其装药的内弹道性能越好.硝化甘油浓度最大值出现的位置接近弧厚1/2,钝感剂由表及里下降最慢时,所对应发射药的燃烧渐增性最强,其装药的内弹道性能最好.【总页数】5页(P564-568)【作者】刘波;王琼林;刘少武;于慧芳;李达;姚月娟;潘清;魏伦【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安,710065;西安近代化学研究所,陕西西安,710065;西安近代化学研究所,陕西西安,710065;西安近代化学研究所,陕西西安,710065;西安近代化学研究所,陕西西安,710065;西安近代化学研究所,陕西西安,710065;西安近代化学研究所,陕西西安,710065;西安近代化学研究所,陕西西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TQ562【相关文献】1.RDX对改性单基发射药燃烧性能的影响 [J], 付有;王彬彬;徐滨;廖昕2.溶剂抽取工艺制备改性单基发射药的燃烧性能 [J], 李达;刘少武;于慧芳;刘波;韩冰;姚月娟;魏伦;王锋3.RDX粒度对改性单基药燃烧性能及力学性能的影响 [J], 王奥;王彬彬;徐滨;廖昕4.NG含量对改性单基发射药燃烧性能的影响 [J], 李强;闫光虎;张玉成;严文荣;张江波;赵晓梅;刘强;杜江媛5.显微红外光谱法测定改性单基发射药中功能组分的浓度分布 [J], 潘清;王琼林;王明;陈智群因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
改性单基发射药的燃速模型
改性单基发射药的燃速模型张江波;张玉成;李强;严文荣;闫光虎;刘强;杜江媛【期刊名称】《含能材料》【年(卷),期】2012(020)006【摘要】为了研究以5/7单基发射药为基体药,硝化甘油(NG)为浸渍剂,聚酯为包复剂所组成的改性单基发射药的燃烧性能,对改性单基发射药的浸渍层分布,燃烧过程中药型尺寸及能量特性的变化进行了理论分析和实验验证.制备了NG浸渍量分别为10％和15％两个样品,进行了密闭爆发器试验、显微切片照相,用所建理论模型计算了试验结果.结果表明:NG浸渍量为15％时,火药力提高了10.14％,浸渍深度约0.168 mm,小于150 MPa,计算所得基体药u-p曲线高于改性单基发射药u-p曲线;大于150 MPa,两者u-p曲线重叠.当NG和聚酯在推进剂中的浸渍量分别为15％和2.5％时,在NG和聚酯浸渍量配比合适的条件下,改性单基发射药的火药力和燃烧渐增性在一定范围内可以做到同时增加.【总页数】4页(P758-761)【作者】张江波;张玉成;李强;严文荣;闫光虎;刘强;杜江媛【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55【相关文献】1.GAP基热塑性弹性体改性单基发射药的热行为及力学性能 [J], 郭茂林;马忠亮;何利明;何伟;朱林2.改性单基发射药内弹道模型 [J], 张江波;王琼林;张玉成3.基于燃烧产物的硝胺类发射药的燃速预估模型 [J], 周媛丽;张江波;张玉成;李强;刘毅4.发射药实测密闭爆发器压力-表观燃速模型及数值计算 [J], 肖正刚;应三九;徐复铭5.消除硝胺发射药、LOVA发射药的燃速—压力曲线转折的技术途径 [J], 连舜华;王天佑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高能量、高强度发射药配方研究
-1
典型配方发射药 JMZ01 的能量
3 -1 c/ ( dm ~ kg D
D
OW / ( kJ~ kg 计算值 3871. 9 表2 u 1 / mm~ S
-1
-1
D
TV / K 计算值 3136. 8 实测值 -
W 1 / ( L~ kg 计算值 1053. 9
2
2. 1
基本性能测试及工艺
能量和燃烧性能
对典型发射药配方 JMZ01 的能量进行了 理论 计 算 同 时 利用 密闭爆 发器和 量热 仪测定 了发射 药的 燃烧 和能量性能 能量 计算 和试验结 果 见表 1 JMZ01 与其 它制式 发射 药的 燃烧性 能 见 表 2 典 型 配 方 发 射药的密闭爆发器 P 曲线 ~ lgu lgP 曲线见图 1 和图 2O
未冲断 未冲断
3
结论
( 1D 以混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯材料作为发射药网络结构与能量添加剂 \ 性能调节剂组合 9 可能 成为一类有应用前景的高能 \ 高强度发射药 ; ( 2D JMZ 发射药可以稳定地燃烧 ; ( 3D 以混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯材料作为网络结构制成的发射药 ( JMZD 9 具有良好的力学性能 ; ( 4D 有可能找到一种适合制造 JMZ 型发射药的工艺 G 参考文献 :
单基药 0. 60~ 0. 80
双迫 1. 16~ 1. 21
图1
JMZ01 爆发器 P
曲线
图2
JMZ01 发射药 lgu
lgP 曲线
密闭爆发器的试验条件为容积 51. 60 ml; 装填密度 0. 10~ 0. 13~ 0. 16 g/ cm 3 ; 点火药为 1i ~ 2i 混合棉 ; 点火压力 10 MpaO 发射药药型尺寸为 10 mmX 5 mmX 2 mmO 从 实 验 结 果 和 数 据 处 理 可 以 看 出 JMZ01 的 燃 烧 基 本 符 合 正 比 规 律 其 燃 速 系 数 和 压 力 指 数 见 表 2 ( 压力为 40~ 200 MpaD O 从表 2 中可以看出 JMZ 的压力指数 n 在 1. 00 左右 略大于 1. 00; 燃速系数 u 1 小
Bu-NENA基改性双基推进剂的力学性能及安全性能
Bu-NENA基改性双基推进剂的力学性能及安全性能孙世雄;赵本波;桑超;程原;罗运军【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2022(45)4【摘要】为提高高固含量改性双基推进剂的低温力学性能和安全性能,以N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)代替硝化甘油(NG),采用无溶剂工艺制备了改性双基推进剂;采用万能试验拉伸机、动态热机械分析仪和感度测试仪等对推进剂的力学性能和机械感度进行了表征。
结果表明,与NG相比,Bu-NENA可明显提高推进剂的低温力学性能,降低推进剂的机械感度。
当Bu-NENA质量分数为19.1%时,推进剂(代号B3)的力学性能较好,与空白对照推进剂(NG基改性双基推进剂,代号B0)相比,B3推进剂在-40℃延伸率由3.54%提高到7.57%,提高了114%,高温拉伸强度相当;摩擦感度由46%降低至2%,降低了95.7%;特性落高H_(50)由17.2cm提高到33.6cm,提高了95.3%;动态力学性能研究表明,Bu-NENA对硝化纤维素(NC)塑化效果较好,B3推进剂的β转变温度由B0的-33.8℃降低至-37.8℃,韧性有所增强。
表明该推进剂不仅机械感度明显降低,且低温力学性能明显改善,在短射程战术武器中具有一定的应用前景。
【总页数】6页(P561-566)【作者】孙世雄;赵本波;桑超;程原;罗运军【作者单位】中北大学化学工程与技术学院;中北大学德州产业技术研究院;北京理工大学材料学院;北京理工大学高能量密度材料教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TJ55;V512【相关文献】1.改性双基推进剂拉压不对称力学性能研究2.Bu-NENA/NC低感度双基推进剂性能研究3.复合球形药对改性双基推进剂力学性能和燃烧性能的影响4.改性双基推进剂的力学性能研究－－一种含氨酯的改性双在推进剂5.热老化改性双基推进剂拉伸力学性能及强度主曲线因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浇铸改性双基推进剂硝化棉球形药的制备工艺
浇铸改性双基推进剂硝化棉球形药的制备工艺李丁;付小龙;李吉祯;蔚红建;刘小刚;屈蓓;邵重斌【摘要】以水和乙酸乙酯(RAc)为介质,硝化棉(NC)为原料,经成球、洗涤、烘干等过程制得硝化棉球形药.利用激光粒度分析仪、扫描电镜、DSC、红外光谱研究了溶剂比、搅拌速度和驱溶速率等参数对浇铸改性双基推进剂球形药工艺的影响.结果表明,随着溶剂比的提高,球形药的堆积密度由0.794 g/cm3提高至0.986g/cm3;随着搅拌速率的提高,球形药的堆积密度由0.821 g/cm3提高至0.947g/cm3.驱溶速率过快,成球率和圆球度明显降低.【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2013(036)006【总页数】4页(P78-81)【关键词】应用化学;改性双基推进剂;球形药;溶剂比;搅拌速度;驱溶速率【作者】李丁;付小龙;李吉祯;蔚红建;刘小刚;屈蓓;邵重斌【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55;X93引言硝化棉球形药是浇铸改性双基推进剂的主要组分之一，其性能优劣直接关系到推进剂的燃烧性能和力学性能等［1－4］。
球形药的制备工艺参数是影响球形药质量的主要因素［5－6］。
1970年美国公布了外溶法连续化成球工艺，用于轻武器球形药的制备，1973年美国海军军械站报道了塑溶胶硝化棉连续化工艺，用于制备改性双基推进剂。
以上两种连续化工艺生产效率高，溶剂可回收利用，从而降低了成本，减少对人员的危害和环境污染［7－10］。
徐建华等［11］针对双芳型发射药用球形药，研究了含能材料的含量和粒度对球形药的影响，结果表明，球形药粒径随含能材料含量增加而增大，同时，含能材料的粒度对球形药的成型和粒径均有一定影响。
发射药
本身含有氧，不需要依靠外界供氧
燃烧
被点燃后，在极短的时间内发生剧烈的化学反应
放出大量的热 产生大量的气体工质
燃烧规律可控，满足不同的使用要求
调整火药的成分 调整形状和尺寸
以火药为代表的化学能方式为主导
在武器系统能源方面一直具有稳固地位
电磁、核能、离子、光子等发射推进方式
定压火药力
火药燃气的气体常数与定压爆温的乘积
描述能量特性的各个参数
从各自的侧面反映了火药能量的某个特性 某一个参数不能全面反映火药能量的大小
火药能量的大小主要取决于
用作枪炮发射药
不存在必须驱除的挥发性惰性溶剂
常温下有良好的物理化学安定性 内弹道性能稳定 可以制成较大尺寸药柱
火箭弹、小型战术导弹主发动机 某些战术导弹的助推器 弹射器
双基发射药和双基推进剂的主要区别
双基推进剂中添加了弹道改良剂 通常只占双基推进剂质量的1%~4%
改善了力学性能
交联改性双基（XLDB）推进剂
以交联双基为粘合剂 加入高氯酸铵、奥克托金和铝粉 能量高 力学性能好
双基药中加入能量不高但产气较多的炸药
硝基胍
或其它含能成分，如黑索金等
比容大 爆温较低
对身管烧蚀较小
冷火药
大威力枪炮发射药
实际上也是对双基药改性形成的
非均质 有时习惯上归为均质火药
硝化棉的组分也不同 通常以单位质量硝化棉的含氮量来进行区分
发射药的基本性能
• 稳定的燃烧过程体现于燃烧气体的生成速率，即体现于燃 烧速度。
• 所以燃烧研究的重点是发射药的燃烧速度及燃速变化的规 律，以使发射药稳定、规律的燃烧，满足武器对不同燃速 和安全性的要求。
• back
3、安定性
• 在特定条件下，发射药能发生爆炸反应，具有敏感性与不 安定性,所以发现各种发射药敏感性与不安定性的实质、 保持其物理和化学性质的相对不变、发展安全使用技术等， 是火药研究的一项重要内容。
• 在发射药中，常用的安定剂是二苯胺和中定剂。二苯胺与 发射药热分解产物NO2的反应，开始形成二苯亚硝胺，最 后的产物是2，4，-三硝基二苯胺。
• 反应过程出现一系列中间产物，这些产物分别为黄色、橙 黄色、蓝色或是黑蓝色物质，所以保存久的发射药常常是 有颜色的。另一种安定剂是乙基中定剂，它与发射药热分 解产物作用形成的最终产物是2，4-二硝基-N-乙基苯胺。
3.2发射药物理安定性
• 吸湿性、组分迁移都属于物理安定性研究的内容。 • 组分迁移会改变预定的、在加工时形成的组分分布，造成
发射药的“渗析”、“晶析”和“汗析”。 • 有些发射药的主体物料是处于过饱和状态的溶液，有些发
射药是该过饱和溶液与固体物质的混合物，由于组分分布 不均、结构中物质化学势的差别，以及环境温度等条件的 变化，其组分分布要逐渐趋于平衡和稳定，所以组分的迁 移现象，不间断的在发射药中进行。 • 如果迁移物以固体的形式集中于发射物的表面，称为“晶 析”，析出的物质是晶析物； • 迁移物以液态形式存在于发射药的表面，称为“汗析”, 析出的物质是汗析物。
发射药的基本性能
• 1、发射药的能量性质 go • 2、燃烧性质 go • 3、安定性 go
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第42卷第2期2 0 19年4月180火炸药学报Chinese Journal of Explosives & PropellantsDOI ：10. 14077/j. issn. 1007-7812.2019.02.013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韩进朝S 杨慧群1!,王永强1(1 •中北大学环境与安全工程学院，山西太原030051 (.中北大学地下目标毁伤技术国防重点实验室，山西太原030051)摘 要：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H0#m )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50#m 增至110#m $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5 h 后未发生爆炸；发射药试样的抗冲击强度从4.23kJ/m 2降至3.81 kJ/m 2,抗压缩强度从56.93MPa 降至53.85 MPa 。
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关键词：物理化学；改性单基发射药;RDX ；硝基胍(NQ)；热安定性；差示扫描量热法(DSC )中图分类号：TJ55；O64文献标志码：A 文章编号:1007-7812(2019)02-0180-05Effect of Spherical Nitroguanidine Particle Size on Thermal Stability andMechanical Properties of Modified Single-base Gun PropellantHAN Jin-chao 1 ,YANG Hui-qun 112, WANG Yong-qiang 1(1. School of Environment and Safety Engin e eri n g, North Un iversity of Chin a ,Taiyua n 030051 ,Chi n a ； 2. Fun d ame n tal Scie n ee onUnderground Target Damage Technefogy Laboratory , North University of China , Taiyuan 030051,China )Abstract ： Toimprovethestabilityandmechanicalpropertiesofmodifiedsingle-basegunprope l ant , threekindsofmodifiedsingle-base gun propellants with different particle sizes (50,80 and 110 #m) were prepared. Their thermal decomposition proce s andIhermalsIabiliyweresudiedbydi f erenialscanningcalorimery , vacuumsIabiliyIesIandmeIhylvioleIIesIand their impact strength and compression strength were tested. The effects of particle size change of niiroguanidine(NQ ) on the thermalbehaviorandmechanicalpropertie-ofmodified ingle-ba-egunprope l ant-wereanalyzed.There-ult--howthatthethree kinds of modified single-base gun propellant samples with spherical NQ have two thermal decomposiiion processes. The firstdecompositionproce s co r espondstothedecompositionofmixednitroce l ulose , andtheseconddecompositionproce s is the decomposiiion of RDX and NQ, but the second decomposiiion process is not obvious. With increasing the particle size ofNQ from 50 #m io 110〃m, the peak temperature of thermal decomposiii o n of gun propella n t samples in c reases from 178.44] to179.71] , the amount of gas evolved from thesample,n vacuum stabltytestdecreasesfrom 0.7558mL /gto0.5964mL /gwth,n48h ,thetmeformethylv,olettestpapertoturnorange,ncreasesfrom44m,nto54m,n , andnoexplo- sonoccursafterheatngfor5h ,the,mpactstrengthofthegunprope l antsampledecreasesfrom4.23kJ /mto3.81kJ /m , andthecompre s vestrengthdecreasesfrom56.93MPato53.85MPa.Ind,ctngthatthe,ncreaseofthepartcleszeofsphercal NQ is beneficitl io improving the thermal stability of gun propellant, but it will decrease the mechanical properties of gun pro-pe l ant.Keywords : physical chemistry ； modified single-base gun propellant ； RDX ； nitroguanidine(NQ)； thermd stability ； differential-canningcalorimetry (DSC )收稿日期:2018-11-06 ； 修回日期:2019-01-16作者简介：韩进朝（1993-）,男，硕士研究生，从事发射药制备及性能研究。
E-maf ： W71277147@第42卷第2期韩进朝，杨慧群，王永强：球形硝基肌粒径对改性单基发射药热安定性和力学性能的影响181引言改性单基发射药在满足高能量的同时也对炮膛造成严重烧蚀硝基胍（NQ）是一种能有效降低炮膛烧蚀的固体填料，其爆炸性能略高于TNT,具有爆温低、感度低等优点⑵。
张邹邹等囚研究表明，硝基胍在燃烧时可以形成较厚的熔融层，有效抑制了RDX的爆燃，降低了对炮膛的烧蚀。
由于NQ晶型呈针状，晶体表面有缺陷，且流散性差等缺点，限制了其在发射药中的应用⑷。
朱登攀等囚采用键合剂来对硝基胍进行包覆，改善了硝基胍的低温力学性能。
大量研究表明68，含能材料的形貌和粒度对发射药的性能有很大影响。
与长针状硝基胍相比，球形化后的硝基胍致密度更高，减小了尖端应力对发射药性能的影响，但其在改性单基发射药中的应用报道较少。
本研究使用3种不同粒度的球形硝基胍制备了3种发射药试样，并通过差示扫描量热法（DSC）、真空安定性法（VST）、甲基紫试验以及冲击和压缩试验探讨了球形硝基胍粒径的变化对改性单基发射药的影响，以期对改性单基发射药的研究与应用提供参考。
1实验11材料和仪器含氮量不同的硝化棉（B号硝化棉含氮量为13.1%,C号硝化棉含氮量为12.1%）,泸州北方化学工业有限公司；固体填料RDX（V类）和球形NQ （粒径分别为50,80和110#m）,辽宁庆阳化工厂；安定剂为2号中定剂（C2）,湖北津乐达化工有限公司；丙酮、乙醇，均为分析纯，天津市申泰化学试剂有限公司。
DSC1型差示扫描量热仪，瑞士梅特勒-托利多公司，DSC试验升温速率分别为2、5、10、20]/min，氮气流量为50mL/min,样品质量为1mg左右；YC-1C型真空安定性试验仪，西安近代化学研究所，真空安定性试验样品质量为0.5g,100]条件下连续加热48h；JJZ-20型甲基紫金属浴恒温试验仪，西安近代化学研究所，样品质量为1•5g；SANS塑料摆锤冲击试验机，1J摆锤，长春市智能仪器设备有限公司；Instron6700型万能压缩材料试验机，美国英斯特朗公司;VHX-2000超景深三维显微镜，基恩士（中国）有限公司。
12样品的制备选用3种不同粒径（50,80和110#m）的球形硝基胍制备发射药试样，制备的样品分别命名为B1、B2和B3,具体配方见表1。
采用半溶剂法挤压成型工艺制成单孔管状药，然后经过晾药、切药和烘药得到所需的实验样品。
表13种发射药试样的配方Table1Formulationofthreekindsofgunprope l ants FormulaNCw/%NQ RDX C2 B143-4534-36(50#m)18-201-2B243-4534-36(80#m)18-201-2B343-4534-36(110#m)18-201-2注:NC含氮量为12.8%；C2为二号中定剂13性能测试采用差示扫描量热法测试发射药试样的热分解性能；根据发射药试样在真空安定性试验9中的放气量和甲基紫试验中试纸的变色时间来判断其安定性的好坏；通过摆锤冲击试验机和万能压缩材料试验机测试发射药试样的抗冲击和抗压缩强度，表征发射药试样的力学性能’2结果与讨论21硝基肌形貌及表征粒径分别为50,80和110#m球形硝基胍和针状硝基胍在放大100倍条件下的超景深显微镜照片如图1所示。