CL-20基PBX炸药包覆技术研究

何 强，梁车平，荆肖凡

（陕西应用物理化学研究所，陕西 西安 710000）

六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）是目前世界上能量密度最高的单质炸药之一，其能量水平（爆速、输出能量、爆压等）比HMX高10%左右，燃速是HMX的近2倍，但CL-20自身的摩擦感度、撞击感度、静电感度却略高于HMX，使其安全性略低。已有研究表明，通过高分子材料包覆炸药制备出高聚物黏结炸药（PBX炸药），不但可以保持CL-20炸药的爆炸特性，还增加了炸药的安全性和可塑性。王保国等采用超临界气体抗溶剂技术制备了亚微米级ε型CL-20，研究结果表明，细化后的CL-20冲击波感度的隔板厚度降低了58.6%，撞击感度的特性落高提高了84.1%，爆发点保持不变。Bricher等人以GAP及HTPB为黏结剂，制备了几种以ε型CL-20为基的PBX炸药，结果表明，PBX炸药的摩擦感度明显降低。目前，国外对CL-20基PBX炸药的包覆技术已有深入研究，且相关成果已经应用到武器装备中，但我国在CL-20的包覆技术方面仍缺乏系统的研究。因此，本文采用溶液-水悬浮法，研究了真空度、温度以及搅拌速度对CL-20包覆效果的影响。

1 试验

1.1 试验仪器、药品及试剂

原料：细化 CL-20，平均粒径为1～5 μm，自制；1，2-二氯乙烷，分析纯，天津化学试剂有限公司生产；Estane 5703，分析纯，广东明聚塑胶公司生产；蒸馏水，自制。

仪器与设备：溶液-水悬浮法装置设备，自制；DT-100A分析天平，北京光学设备有限责任公司生产；SHZ-CD型循环水式多用真空泵，河南巩义市英峪予华仪器厂；GZX-9070MBE型电热恒温鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司；量筒、过滤洗涤漏斗。

1.2 CL-20基 PBX炸药的制备

利用溶液-水悬浮法制备CL-20基 PBX炸药，先称取一定量的Estane5703溶于1，2-二氯乙烷中，配制成质量分数为3%的1，2-二氯乙烷溶液；按照CL-20/Estane5703=95/5的质量比配置25 g混合炸药，倒入175 g水中并搅拌均匀，制成炸药-水悬浮溶液；将1，2-二氯乙烷溶液匀速滴加至炸药-水悬浮溶液，以一定的速度恒温搅拌1 h，并持续抽真空；经过滤、洗涤、干燥等工序，即可得到以CL-20/Estane5703为基的PBX炸药。

2 结果与讨论

2.1 真空度对 CL-20炸药包覆效果的影响

图1给出了不同真空度条件下CL-20炸药的包覆效果，制备过程中搅拌速度为500 r/min，加料速度为5.3 mL/min，温度（Estane5703溶液滴加温度）为 65℃。从图1中可以发现，真空度为0.04 MPa时，黏结剂Estane5703成功包覆在炸药表面，且颗粒厚实、密度较大；真空度为0.05 MPa时，造型粉不密实，甚至有空穴形成。其原因在于真空度过大，溶剂蒸发过程中，存在较大负压使得1，2-二氯乙烷在炸药表面快速被驱赶，造成溶剂与黏结剂接触时间过短，导致黏结剂不能完全包覆CL-20炸药。

图1 不同真空度下CL-20/Estane5703的SEM图

2.2 温度对CL-20炸药包覆效果的影响

研究了不同温度条件下CL-20炸药的包覆效果，其中，搅拌速度500r/min，真空度0.04 MPa，加料速度5.3 mL/min。结果表明，Estane5703溶液滴加温度较低时（50℃），造粒成块状、母液不清晰，这是由于温度较低时，Estane5703溶液中的溶剂不易挥发，滴加过程中溶剂含量逐渐增多，造成已经包覆在炸药表面的黏结剂又重新溶解，难以维持包覆或包覆形状怪异。当温度为70℃时，Estane5703溶液加入后，溶剂迅速挥发，黏结剂来不及包裹炸药就析出，造成包覆颗粒不均匀，母液浑浊。温度为65℃时较适宜，母液清晰，颗粒均匀且圆实。

图2 不同搅拌速度下包覆样品对比图

2.3 搅拌速度对CL-20炸药包覆效果的影响

图2展示了不同搅拌速度下CL-20包覆样品，制备过程中，真空度为0.04 MPa，加料速度为5.3 mL/min，温度为65℃。搅拌速度为700 r/min时，剪切力过大，造型粉颗粒较小，表面粗糙，部分炸药甚至都没包覆上黏结剂；搅拌速度为350 r/min时，颗粒过大，有团聚现象，且反应器和搅拌棒都黏上了许多炸药和黏结剂；搅拌速度为500 r/min时，制备出的造型粉颗粒均匀，表面密实，且剩余残液比较清晰。

3 结论

通过溶液-水悬浮法可以制备出以CL-20/Estane5703为基的PBX炸药，且造型粉颗粒呈类球形；通过单因素试验探讨出最佳包覆工艺条件为搅拌速度500 r/min，真空度0.04 MPa，加料速度为5.3 mL/min，溶液温度65℃。