含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药及制备方法,涉及炸药制备技术领域，其组分包括基体炸药和硼铝混合粉，所述基体炸药是工业膏状乳化炸药，所述金属化高能乳化炸药包括如下重量百分比的原料：基体炸药60.00

【技术实现步骤摘要】
含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药及制备方法


[0001]本专利技术涉及炸药制备
，具体是一种含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药及制备方法。

技术介绍

[0002]乳化炸药是我国目前民用工业炸药中使用量最大的炸药品种，泛指一类用乳化技术制备的使氧化剂盐类水溶液的微滴均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水型(W/O)的乳胶状含水工业炸药。因为具有优良的抗水、环保、爆炸、贮存性能得到了广泛的应用。成分上主要由氧化剂水溶液(以硝酸铵、硝酸钠、硫酸钠等溶于水制成，俗称“水相”)、油相材料(复合蜡等，俗称“油相”)、乳化剂、敏化剂(包括物理敏化剂与化学敏化剂，起“敏化作用”)构成。传统乳化炸药虽然具有优异的做功能力，其猛度甚至高于TNT，但其密度较小，且水下爆炸实验表明，它的爆炸冲击波峰值、冲量、能量等指标较小。这说明乳化炸药在做功能力与输出能量方面略显不足，需要在这方面做出改进。
[0003]炸药的金属化是提高炸药做功能力的有效方法，制备金属化高能乳化炸药是一种有效提高炸药密度、爆炸威力与爆炸能量的新型方法。所谓金属化高能乳化炸药是指在传统乳化炸药中添加一种或多种高能可燃烧金属粉(铝粉、硼粉、镁粉、钛粉等)，通过混合搅拌形成均匀混合体系，高能金属粉均匀的分散在乳化炸药体系中，参与爆轰反应及与反应产物的二次反应并释放出大量的能量。在各种可用于火炸药领域的燃料中，铝(燃烧热31.0MJ/kg)、硼(燃烧热58.6MJ/kg)、镁(燃烧热25.1MJ/kg)、钛(燃烧热19.7MJ/kg)均具有质量热值高、体积热值高、原料无毒、燃烧产物无毒、来源广泛等诸多优点。研究表明，当前高威力含铝炸药的研究已日渐成熟，铝粉已被广泛应用于军用炸药(TNT、RDX、HMX等)及乳化炸药中，并且可以少量参与爆轰波阵面反应及与反应产物进行二次反应，能显著地提高炸药的做功能力与爆热。
[0004]从理论上分析，硼(B)的质量和体积燃烧热(58.9kJ/g和137.8kJ/cm3)分别是铝(Al)质量和体积燃烧热(31.3kJ/g和84.5kJ/cm3)的1.9和1.6倍，属于人们非常关注的高燃烧热金属燃料。硼粉不仅燃烧热值高，而且在常温下，没有铝粉活跃，不和空气中的水分反应，这对含硼炸药的安全性和长储性都非常有利。由于硼颗粒的表面多相燃烧，且粘性氧化层(B2O3)在表面堆积，因B2O3的沸点也较高(熔点为460℃，沸点为1860℃)阻碍了硼粉与氧化剂的混合，使其燃烧效率低下。与含铝炸药相比，单独添加硼粉未能有效提高做功能力与爆炸能量的输出。据中国专利检索，名称为“一种含硼炸药及其制备方法”专利申请，申请号：CN202011457035.X，公告号：CN112479795A，其方法是在六硝基六氮杂异伍兹烷(CL
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20)中添加球磨后的硼铝混合粉末，可以获得更高的装药密度与爆热输出。据中国专利检索，名称为“一种HMX基含硼铝炸药”专利申请，申请号：CN201810585983.8，公告号：CN108675910A，其方法是在HMX炸药中添加球磨后的硼铝混合粉末，用于获取高威力、高安全性弹药的主装药。国内外研究文献也表明：在RDX(黑索金)、HMX(奥克托今)等军用炸药中
添加一定比例的硼铝混合粉末体系，可以相应的提高炸药密度以及爆炸总能量输出。这是因为含硼铝金属化炸药在发生爆轰反应时，首先是活泼金属铝与爆轰产物发生燃烧放热反应营造了高温环境，随后硼粉在高温环境下开始发生燃烧反应，环境温度超过了氧化产物B2O3沸点(1860℃)，使得B2O3氧化层不断蒸发，内部的硼粒子持续燃烧，最后提高了硼粉的燃烧效率与持续时间，因为单位质量硼粉放出的热量比铝粉更高，进而提高了爆轰反应总的能量释放。
[0005]目前，尚未发现在乳化炸药中使用硼铝混合粉体系的报道，硼铝金属化高能乳化炸药的制备对于提高乳化炸药密度、做功能力、爆炸能量将表现出显著的优势，大大拓宽了乳化炸药的应用领域与范围，使得乳化炸药作为一些特殊弹体的主装药成为可能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药及制备方法；该金属化高能乳化炸药采用传统乳化炸药作为基体炸药，向基体炸药中添加一定比例均匀混合后的硼铝混合粉，经充分搅拌混合后使得硼铝混合粉均匀分散在乳化炸药体系内。乳化炸药中加入硼铝混合粉，首先提高了乳化炸药的密度，其次硼铝混合粉参与爆轰波阵面反应及与反应产物进行二次反应，铝粉先参与反应，为后参与反应的硼粉营造高温环境，提高了硼粉的燃烧效率与持续时间，进而提高了乳化炸药的做功能力与能量输出。
[0007]本专利技术实现专利技术目的采用如下技术方案：
[0008]一种含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药及制备方法，其组分包括基体炸药和硼铝混合粉，所述基体炸药是工业膏状乳化炸药，所述金属化高能乳化炸药包括如下重量百分比的原料：基体炸药60.00
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99.00wt％，硼铝混合粉1.00
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40.00wt％；其中硼铝混合粉包括如下重量百分比的原料：硼粉10.00
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50.00wt％，铝粉50.00
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90.00wt％。
[0009]进一步的，所述的工业膏状乳化炸药配方与现有常用乳化炸药的配方相同，由乳化基质中添加敏化剂制成；乳化基质一般有硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、尿素、水、蜡、松香、山梨糖醇单油酸酯、乳化剂等组分构成；敏化剂一般有物理敏化剂(玻璃微球、膨胀珍珠岩)、化学敏化剂(亚硝酸钠)。
[0010]进一步的，所述的硼铝混合粉采用工业铝粉与硼粉在粉体混合机中使用干混法制备，称取相应质量比的铝粉与硼粉依次添加至粉体混合机中进行搅拌混合，控制运行速率60～100转/分钟，混合搅拌30分钟以上，静置60分钟后取出混合粉样品；其中铝粉纯度大于98％，为雾化铝粉，颗粒呈球形，粒径在1
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5μm范围内；硼粉纯度大于98％，为无定型晶型，粒径在1
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3μm范围内。
[0011]进一步的，所述的含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药的制备方法与现有技术中添加物理敏化剂玻璃微球的制备方法相同，在乳化炸药中添加一定质量百分比的硼铝混合粉，使用搅拌器连续搅拌60分钟以上，使混合均匀，再放置60分钟以上即完成。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]1、本专利技术所添加的硼铝混合粉在乳化炸药中分布均匀，形成一种金属化高能乳化炸药体系，硼铝混合粉制备工艺简单，原材料价格便宜，硼铝混合粉均匀添加至乳化炸药体系后，由于不存在空气间隙，进而提高了炸药体系的密度与做功能力，降低了高能乳化炸药成本。
[0014]2、本专利技术含硼铝混合粉乳化炸药作为一种新型金属化高能炸药，相比于现有乳化炸药以及单独添加铝粉、硼粉的乳化炸药，活泼金属铝与爆轰产物发生燃烧放热反应营造了高温环境，为随后硼粉的持续燃烧放热提供了条件，大幅度提高了硼粒子的燃烧效率，使得本专利技术炸药在做功能力(爆炸猛度)与爆炸性能(比冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硼铝混合粉金属化高能乳化炸药及制备方法，其特征在于，其组分包括基体炸药和硼铝混合粉，所述基体炸药是工业膏状乳化炸药，所述金属化高能乳化炸药包括如下重量百分比的原料：基体炸药60.00
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99.00wt％，硼铝混合粉1.00
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40.00wt％；其中硼铝混合粉包括如下重量百分比的原料：硼粉10.00
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50.00wt％，铝粉50.00
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90.00wt％。2.根据权利要求1所述的工业膏状乳化炸药，其特征在于，所述的工业膏状乳化炸药配方与现有常用乳化炸药的配方相同，由乳化基质中添加敏化剂制成；乳化基质一般有硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硫酸钠、尿素、水、蜡、松香、山梨糖醇单油酸酯、乳化剂等组分构成；敏化剂一般有物理敏化剂(玻璃微球、膨胀珍珠岩)、化学敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：