藥盒發(fā)射藥研究

劉君閣，孫振興，黃金紅，李 榮，李肖瑾

（遼寧北方華豐特種化工有限公司，遼寧 撫順，113003）

藥盒發(fā)射藥研究

劉君閣，孫振興，黃金紅，李 榮，李肖瑾

（遼寧北方華豐特種化工有限公司，遼寧 撫順，113003）

研制了藥盒發(fā)射藥，討論了藥盒發(fā)射藥中KClO4-Ti點(diǎn)火藥含量對(duì)藥盒發(fā)射藥輸入、輸出能量的影響，并進(jìn)行了相容性、P——t等試驗(yàn)。結(jié)果表明該發(fā)射藥具有作功迅速、輸出能量穩(wěn)定、偏差小等特點(diǎn)。

藥盒；發(fā)射藥；KClO4-Ti點(diǎn)火藥；五氨基四唑類產(chǎn)氣劑

隨著武器裝備的發(fā)展，對(duì)拋射作功火工品也提出了較高要求。某作功火工藥盒要求具有輸入能量較小、輸出迅速、輸出能量偏差較小等特點(diǎn)。該藥盒采用五氨基四唑類產(chǎn)氣劑，其產(chǎn)氣速度快、不爆轟、無毒，在作功火工品中得到較為廣泛的應(yīng)用。但該藥屬于高能低易損炸藥，需有較高輸入能量才能使其作用，因此對(duì)五氨基四唑類產(chǎn)氣劑開展了提高發(fā)火感度的研究，進(jìn)而滿足點(diǎn)傳火作用可靠性要求。

1 設(shè)計(jì)思路

為充分保留五氨基四唑類產(chǎn)氣劑產(chǎn)氣速度快、不爆轟、無毒等特點(diǎn)，并滿足該藥盒技術(shù)要求，嘗試在五氨基四唑類產(chǎn)氣劑中加入適量的點(diǎn)火藥。經(jīng)對(duì)多種點(diǎn)火藥的相容性和點(diǎn)、傳火等性能試驗(yàn)，確定了KClO4-Ti點(diǎn)火藥為該發(fā)射藥的另一基本組分，因此，藥盒發(fā)射藥組分確定為五氨基四唑類產(chǎn)氣劑和KClO4-Ti點(diǎn)火藥。

2 試驗(yàn)

2.1 點(diǎn)火藥制備

原材料：高氯酸鉀（工業(yè)品），HG3/1395-1981；鈦粉（工業(yè)）YB/T654-2007。

按照w高氯酸鉀:w鈦粉=1:1的配比，采用制式點(diǎn)火藥制造工藝，既原材料篩選→混合→造?！Y選→干燥等。

2.2 發(fā)射藥制備

發(fā)射藥由制式產(chǎn)氣劑和點(diǎn)火藥組成，制造工藝采用篩混制造工藝。

2.3 發(fā)火試驗(yàn)方法

將發(fā)射藥或產(chǎn)氣劑裝在內(nèi)徑12mm、高9mm的藥盒中，連同制式點(diǎn)火具放入容積為35mL的密閉測(cè)壓器內(nèi)，通以0.5A的直流電流，測(cè)試P——t曲線。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 KClO4-Ti點(diǎn)火藥與產(chǎn)氣劑配比的確定

進(jìn)行了點(diǎn)火藥與產(chǎn)氣劑不同配比試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 點(diǎn)火藥與產(chǎn)氣劑不同配比時(shí)P——t試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The P——t test results with different components of ignition powder and gas generating agent

由表1數(shù)據(jù)可以看出，KClO4-Ti點(diǎn)火藥與產(chǎn)氣劑配比由3:5增加至1:1時(shí)，最大輸出壓強(qiáng)變化不大，但從壓強(qiáng)上升到壓強(qiáng)峰值時(shí)間t2變化較大，點(diǎn)火藥與產(chǎn)氣劑比例3:5時(shí)，t2時(shí)間為2.8～15.1ms；比例為4:5時(shí)，t2為2.4～11.6ms；比例為1:1時(shí)，t2為1.4～3.4ms。表明點(diǎn)火藥與產(chǎn)氣劑比例為1:1時(shí)，t2時(shí)間偏差小，說明這個(gè)配比的藥劑輸出能量穩(wěn)定、一致，其輸入、輸出綜合性能好，因此，KClO4-Ti點(diǎn)火藥與產(chǎn)氣劑比例確定為1:1。

3.2 產(chǎn)氣劑與發(fā)射藥理化性能對(duì)比

為了解產(chǎn)氣劑加入KClO4-Ti點(diǎn)火藥后的理化性能，進(jìn)行了性能對(duì)比，如表2所示。表2表明，產(chǎn)氣劑與發(fā)射藥假密度、水分接近，但發(fā)射藥的發(fā)火感度明顯比產(chǎn)氣劑高，且兩種藥劑水分均能滿足小于1.0％的工藝要求。產(chǎn)氣劑屬于高能低易損炸藥，需要較高的點(diǎn)火溫度和壓力才能使其作用，而發(fā)射藥是在產(chǎn)氣劑中加入了發(fā)火感度較高的KClO4-Ti點(diǎn)火藥，點(diǎn)火藥中的可燃劑Ti粉具有需氧量少、熱值高、附著燃燒性好等特點(diǎn)，氧化劑高氯酸鉀也具有有效含氧量高、燃燒時(shí)易釋放等特點(diǎn)。因此，在產(chǎn)氣劑中加入KClO4-Ti點(diǎn)火藥改變了單一產(chǎn)氣劑發(fā)火感度低的特性，有效地提高了發(fā)射藥的發(fā)火感度。

表2 產(chǎn)氣劑與發(fā)射藥理化性能對(duì)比Tab.2 Comparison of the physical and chemical properties of the propellant and gas generating agent

3.3 發(fā)射藥相容性試驗(yàn)

對(duì)于火工藥劑相容性分析方法，通常有熱分析法（DTA、DSC）、壓力傳感器法（VST）和微熱量法（MC）等，研制中按前兩種方法對(duì)該發(fā)射藥進(jìn)行了相容性分析。按GJB 772A-1997 炸藥試驗(yàn)方法中[1]“方法502.1”對(duì)發(fā)射藥進(jìn)行了相容性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1～3。

圖1 產(chǎn)氣劑DSC曲線Fig.1 DSC curve of the gas generating agent

圖2 點(diǎn)火藥DSC曲線Fig.2 DSC curve of the ignition powder

圖3 發(fā)射藥DSC曲線Fig.3 DSC curve of the propellant

由圖1～3得知，單獨(dú)產(chǎn)氣劑的起始放熱溫度為419.80℃，產(chǎn)氣劑和點(diǎn)火藥混合后（發(fā)射藥）的起始放熱溫度為422.11℃，相差2.31℃，小于5℃；單獨(dú)產(chǎn)氣劑表觀活化能為420.6J/g，產(chǎn)氣劑和點(diǎn)火藥混合后的發(fā)射藥的表觀活化能為345.8J/g，分解活化能變化率為17.7％，小于20％，根據(jù)DSC熱分析相容性判據(jù)判定，產(chǎn)氣劑和點(diǎn)火藥相容性較差，為3級(jí)。按GJB 772A-1997炸藥試驗(yàn)方法[1]中“方法501.2”壓力傳感器法對(duì)發(fā)射藥進(jìn)行了真空安定性、相容性試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 發(fā)射藥真空安定性、相容性試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 The VST and compatibility tests result of propellant

由表3得知，發(fā)射藥平均放氣量為0.15mL/g。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)判定，每克試樣放氣量不大于2mL，安定性合格；反應(yīng)凈放氣量＜3.0mL，相容。兩種試驗(yàn)方法結(jié)果不一致，造成這一情況的主要原因是DSC是在高溫下進(jìn)行的，測(cè)試溫度遠(yuǎn)高于該發(fā)射藥實(shí)際使用溫度與貯存溫度，且測(cè)試試樣量少，易造成誤判；而VST是在“100℃、40h”下進(jìn)行的，測(cè)試溫度與該發(fā)射藥實(shí)際使用溫度、貯存溫度較為接近，因此分析認(rèn)為，VST測(cè)試結(jié)果對(duì)于該發(fā)射藥相容性判定更為真實(shí)可信。

3.4 發(fā)射藥機(jī)械撞擊感度、火焰感度、摩擦感度評(píng)估

為評(píng)估發(fā)射藥的使用安全性，對(duì)發(fā)射藥進(jìn)行了安全性分析和論證，發(fā)射藥中的產(chǎn)氣藥為作功火工品常用藥劑，其使用安全性已得到驗(yàn)證。因此，重點(diǎn)是對(duì)KClO4-Ti點(diǎn)火藥進(jìn)行分析和論證。為便于比較，選用點(diǎn)火能力強(qiáng)、輸出能量大的常用制式Zr-Pb3O4點(diǎn)火藥，與KClO4-Ti點(diǎn)火藥分別進(jìn)行了機(jī)械撞擊感度[2]、摩擦感度[3]、火焰感度[4]性能對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表4～6。

表4 機(jī)械撞擊感度對(duì)比試驗(yàn)Tab.4 Comparison of impact sensitivity

表5 摩擦感度對(duì)比試驗(yàn)Tab.5 Comparison of friction sensitivity

表6 火焰感度對(duì)比試驗(yàn)Tab.6 Comparison of flame sensitivity

上述結(jié)果表明，KClO4-Ti點(diǎn)火藥的機(jī)械撞擊感度、摩擦感度和火焰感度均比Zr-Pb3O4點(diǎn)火藥低，該發(fā)射藥可以安全使用。

3.5 環(huán)境與功能試驗(yàn)

為進(jìn)一步了解發(fā)射藥的輸入、輸出特性，用發(fā)射藥裝配成藥盒進(jìn)行了震動(dòng)、高溫、低溫等性能試驗(yàn)，并進(jìn)行了P——t試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7 P——t試驗(yàn)結(jié)果Tab.7 Results of P——t test

表7結(jié)果表明，由五氨基四唑類產(chǎn)氣劑和KClO4-Ti點(diǎn)火藥構(gòu)成的發(fā)射藥具有良好的發(fā)火感度和偏差較小的輸出壓強(qiáng)，作用時(shí)間較穩(wěn)定，特別是從壓強(qiáng)上升到壓強(qiáng)峰值時(shí)間（t2）較短且偏差較小，滿足了藥盒輸入能量較小、輸出迅速、輸出能量偏差較小的要求，并且具有良好的耐溫性能。

4 結(jié)論

通過對(duì)藥盒發(fā)射藥進(jìn)行相容性和P——t等試驗(yàn)研究，得到結(jié)論如下：（1）藥盒發(fā)射藥由五氨基四唑類產(chǎn)氣劑和KClO4-Ti點(diǎn)火藥組成，混合體系相容；（2）藥盒發(fā)射藥作功迅速，輸出能量穩(wěn)定、偏差較?。唬?）藥盒發(fā)射藥具有良好的耐溫性能。

[1]GJB 772A-1997 炸藥試驗(yàn)方法[S].國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì),1997.

[2]WJ 1870-2007 火工品藥劑機(jī)械撞擊感度試驗(yàn)[S].北京:國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部,2007.

[3]WJ 1871-2007 火工品藥劑摩擦感度試驗(yàn)[S].北京:國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部,2007.

[4]WJ 1872-2007 火工品藥劑火焰感度試驗(yàn)[S].北京:國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)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

劉君閣（1960-），男，研究員級(jí)高級(jí)工程師，從事火工品及火工藥劑研究。