药盒发射药研究

刘君阁，孙振兴，黄金红，李 荣，李肖瑾

（辽宁北方华丰特种化工有限公司，辽宁 抚顺，113003）

药盒发射药研究

刘君阁，孙振兴，黄金红，李 荣，李肖瑾

（辽宁北方华丰特种化工有限公司，辽宁 抚顺，113003）

研制了药盒发射药，讨论了药盒发射药中KClO4-Ti点火药含量对药盒发射药输入、输出能量的影响，并进行了相容性、P——t等试验。结果表明该发射药具有作功迅速、输出能量稳定、偏差小等特点。

药盒；发射药；KClO4-Ti点火药；五氨基四唑类产气剂

随着武器装备的发展，对抛射作功火工品也提出了较高要求。某作功火工药盒要求具有输入能量较小、输出迅速、输出能量偏差较小等特点。该药盒采用五氨基四唑类产气剂，其产气速度快、不爆轰、无毒，在作功火工品中得到较为广泛的应用。但该药属于高能低易损炸药，需有较高输入能量才能使其作用，因此对五氨基四唑类产气剂开展了提高发火感度的研究，进而满足点传火作用可靠性要求。

1 设计思路

为充分保留五氨基四唑类产气剂产气速度快、不爆轰、无毒等特点，并满足该药盒技术要求，尝试在五氨基四唑类产气剂中加入适量的点火药。经对多种点火药的相容性和点、传火等性能试验，确定了KClO4-Ti点火药为该发射药的另一基本组分，因此，药盒发射药组分确定为五氨基四唑类产气剂和KClO4-Ti点火药。

2 试验

2.1 点火药制备

原材料：高氯酸钾（工业品），HG3/1395-1981；钛粉（工业）YB/T654-2007。

按照w高氯酸钾:w钛粉=1:1的配比，采用制式点火药制造工艺，既原材料筛选→混合→造粒→筛选→干燥等。

2.2 发射药制备

发射药由制式产气剂和点火药组成，制造工艺采用筛混制造工艺。

2.3 发火试验方法

将发射药或产气剂装在内径12mm、高9mm的药盒中，连同制式点火具放入容积为35mL的密闭测压器内，通以0.5A的直流电流，测试P——t曲线。

3 试验结果与分析

3.1 KClO4-Ti点火药与产气剂配比的确定

进行了点火药与产气剂不同配比试验，结果见表1。

表1 点火药与产气剂不同配比时P——t试验结果Tab.1 The P——t test results with different components of ignition powder and gas generating agent

由表1数据可以看出，KClO4-Ti点火药与产气剂配比由3:5增加至1:1时，最大输出压强变化不大，但从压强上升到压强峰值时间t2变化较大，点火药与产气剂比例3:5时，t2时间为2.8～15.1ms；比例为4:5时，t2为2.4～11.6ms；比例为1:1时，t2为1.4～3.4ms。表明点火药与产气剂比例为1:1时，t2时间偏差小，说明这个配比的药剂输出能量稳定、一致，其输入、输出综合性能好，因此，KClO4-Ti点火药与产气剂比例确定为1:1。

3.2 产气剂与发射药理化性能对比

为了解产气剂加入KClO4-Ti点火药后的理化性能，进行了性能对比，如表2所示。表2表明，产气剂与发射药假密度、水分接近，但发射药的发火感度明显比产气剂高，且两种药剂水分均能满足小于1.0％的工艺要求。产气剂属于高能低易损炸药，需要较高的点火温度和压力才能使其作用，而发射药是在产气剂中加入了发火感度较高的KClO4-Ti点火药，点火药中的可燃剂Ti粉具有需氧量少、热值高、附着燃烧性好等特点，氧化剂高氯酸钾也具有有效含氧量高、燃烧时易释放等特点。因此，在产气剂中加入KClO4-Ti点火药改变了单一产气剂发火感度低的特性，有效地提高了发射药的发火感度。

表2 产气剂与发射药理化性能对比Tab.2 Comparison of the physical and chemical properties of the propellant and gas generating agent

3.3 发射药相容性试验

对于火工药剂相容性分析方法，通常有热分析法（DTA、DSC）、压力传感器法（VST）和微热量法（MC）等，研制中按前两种方法对该发射药进行了相容性分析。按GJB 772A-1997 炸药试验方法中[1]“方法502.1”对发射药进行了相容性试验，试验结果见图1～3。

图1 产气剂DSC曲线Fig.1 DSC curve of the gas generating agent

图2 点火药DSC曲线Fig.2 DSC curve of the ignition powder

图3 发射药DSC曲线Fig.3 DSC curve of the propellant

由图1～3得知，单独产气剂的起始放热温度为419.80℃，产气剂和点火药混合后（发射药）的起始放热温度为422.11℃，相差2.31℃，小于5℃；单独产气剂表观活化能为420.6J/g，产气剂和点火药混合后的发射药的表观活化能为345.8J/g，分解活化能变化率为17.7％，小于20％，根据DSC热分析相容性判据判定，产气剂和点火药相容性较差，为3级。按GJB 772A-1997炸药试验方法[1]中“方法501.2”压力传感器法对发射药进行了真空安定性、相容性试验，结果见表3。

表3 发射药真空安定性、相容性试验结果Tab.3 The VST and compatibility tests result of propellant

由表3得知，发射药平均放气量为0.15mL/g。根据该标准判定，每克试样放气量不大于2mL，安定性合格；反应净放气量＜3.0mL，相容。两种试验方法结果不一致，造成这一情况的主要原因是DSC是在高温下进行的，测试温度远高于该发射药实际使用温度与贮存温度，且测试试样量少，易造成误判；而VST是在“100℃、40h”下进行的，测试温度与该发射药实际使用温度、贮存温度较为接近，因此分析认为，VST测试结果对于该发射药相容性判定更为真实可信。

3.4 发射药机械撞击感度、火焰感度、摩擦感度评估

为评估发射药的使用安全性，对发射药进行了安全性分析和论证，发射药中的产气药为作功火工品常用药剂，其使用安全性已得到验证。因此，重点是对KClO4-Ti点火药进行分析和论证。为便于比较，选用点火能力强、输出能量大的常用制式Zr-Pb3O4点火药，与KClO4-Ti点火药分别进行了机械撞击感度[2]、摩擦感度[3]、火焰感度[4]性能对比试验，结果见表4～6。

表4 机械撞击感度对比试验Tab.4 Comparison of impact sensitivity

表5 摩擦感度对比试验Tab.5 Comparison of friction sensitivity

表6 火焰感度对比试验Tab.6 Comparison of flame sensitivity

上述结果表明，KClO4-Ti点火药的机械撞击感度、摩擦感度和火焰感度均比Zr-Pb3O4点火药低，该发射药可以安全使用。

3.5 环境与功能试验

为进一步了解发射药的输入、输出特性，用发射药装配成药盒进行了震动、高温、低温等性能试验，并进行了P——t试验，结果见表7。

表7 P——t试验结果Tab.7 Results of P——t test

表7结果表明，由五氨基四唑类产气剂和KClO4-Ti点火药构成的发射药具有良好的发火感度和偏差较小的输出压强，作用时间较稳定，特别是从压强上升到压强峰值时间（t2）较短且偏差较小，满足了药盒输入能量较小、输出迅速、输出能量偏差较小的要求，并且具有良好的耐温性能。

4 结论

通过对药盒发射药进行相容性和P——t等试验研究，得到结论如下：（1）药盒发射药由五氨基四唑类产气剂和KClO4-Ti点火药组成，混合体系相容；（2）药盒发射药作功迅速，输出能量稳定、偏差较小；（3）药盒发射药具有良好的耐温性能。

[1]GJB 772A-1997 炸药试验方法[S].国防科学技术工业委员会,1997.

[2]WJ 1870-2007 火工品药剂机械撞击感度试验[S].北京:国防科工委军标出版发行部,2007.

[3]WJ 1871-2007 火工品药剂摩擦感度试验[S].北京:国防科工委军标出版发行部,2007.

[4]WJ 1872-2007 火工品药剂火焰感度试验[S].北京:国防科工委军标出版发部,2007.

Study on the Propellant of Charge Case

LIU Jun-ge，SUN Zhen-xing，HUANG Jin-hong，LI Rong，LI Xiao-jin
(Liaoning North Huafeng Special Chemistry Co. Ltd., Fushun,113003)

The propellant of charge case was researched，the influence of KClO4-Ti ignition powder content on input and output energy of the propellant of charge case was discussed，the compatibility and P——t curves tests were also done. The result showed that the propellant of charge case had characteristics of quick work, stable output energy and low deviation.

Charge case；Propellant；KClO4-Ti ignition powder；5-Aminotetrazole gas generating agent

TJ45+1.2

A

1003-1480（2016）06-0021-03

2016-10-27

刘君阁（1960-），男，研究员级高级工程师，从事火工品及火工药剂研究。