HMX顆粒的氣相沉積包覆研究

2013-12-17 李茂果 中國工程物理研究院化工材料研究所

  本文通過真空氣相沉積技術,在HMX炸藥顆粒表面成功包覆了石蠟和paralene膜,并且在膜較薄情況下實現了包覆度100%。測試了HMX氣相包覆顆粒的機械感度和靜電火花感度。結果表明,paralene膜由于模量很高,不能降低HMX的機械感度,但石蠟包覆HMX后,對HMX顆粒的機械感度和靜電感度的降感效果優于同等石蠟含量的水懸浮法造型粉。同時,DSC實驗表明,PC、石蠟對HMX的熱分解影響很小,是與HMX良好相容的材料。

  通過包覆來降低炸藥的感度,是降低炸藥感度的傳統方法。幾乎在任何一本關于炸藥的教科書中都有描述。雖然近年來產生了不少新的降感方法,但是,這種方法是至今為止最具有實用價值的方法。傳統上,一般選用的包覆物有小分子如石蠟、石墨、硬脂酸、硬脂酸鹽,也有高分子材料,如Kel-F、F2311、F2314、聚氨酯等。事實上,在PBX中,往往兩者同時使用,小分子的主要功能是降感,高分子的功能除降感外,同時還具有提高PBX力學性能的作用,如著名的B炸藥[1~3]。人們正在用各種新手段和新技術來改進傳統的包覆技術,以實現降感、增強力學性能、降低成本等目的?v觀各種新的包覆技術,始終有一個目標:用盡量少的包覆材料實現上述目的。我們認為,要實現上述目標,首先需要達成以下的一個目標:實現炸藥顆粒的完整包覆。但是,從發表的文獻來看,雖然各種包覆方法各有特點,但是都未實現炸藥顆粒的完整包覆。這時因為目前所采用的方法都屬于液相包覆。在液態下進行炸藥顆粒的包覆,很難克服以下的問題:難以避免顆粒的聚并,從而導致顆粒包覆的不完整。要實現完整包覆,必須另辟蹊徑。我們認為,真空氣相沉積涂膜技術是實現炸藥顆粒超薄包覆和完整包覆的有效手段。真空氣相沉積具有獨特的優點:氣相成膜,能進入到傳統涂敷不能到達的任何地方;厚度精確可控,完全一致的覆蓋性。為此,本文開展了HMX的真空氣相沉積包覆實驗探索研究。

  1、實驗部分

  1.1、實驗設備

  PC2006沉積儀(美國)、粉體沉積旋轉裝置(自制)、掃描電鏡(SEM),AP0LL0300;差熱掃描熱分析儀(DSC),Perkin-Elmer7型;落錘感度儀,WL-1;摩擦感度儀,WM-1;光電子能譜分析儀(XPS),Thermo公司ESCALAB250。

  1.2、實驗材料

  HMX顆粒(40目~60目)、石蠟、paryleneC(PC)。

  1.3、實驗

  將少量石蠟放置于PC2006的裂解腔中,再將約2g的HMX顆粒放置于粉體沉積旋轉裝置中,關閉沉積腔門。抽真空至30mbar以下,開啟裂解腔加熱裝置至設定溫度(250℃~300℃),同時打開粉體沉積旋轉裝置,使其旋轉。沉積一定時間后,關閉沉積裝置,取出HMX。以類似操作,在HMX上沉積paralene高分子膜。

  結論

  本文通過真空氣相沉積技術,在HMX炸藥顆粒表面成功包覆了石蠟和paralene膜,并且在膜較薄情況下實現了包覆度100%。實驗測試了HMX氣相包覆顆粒的機械感度。結果表明,paralene膜由于模量很高,不能實現對HMX的降感,但石蠟包覆HMX后,對HMX顆粒的降感效果優于同等石蠟含量的水懸浮法造型粉。同時,DSC實驗表明,PC、石蠟對HMX的熱分解影響很小,是與HMX良好相容的材料。