富燃料金属化炸药的非水捏合造粒方法

摘要

本发明公开了一种富燃料金属化炸药的非水捏合造粒方法，包括以下步骤：将炸药、金属粉和溶胀类粘结剂按质量百分比为50～65％、30～40％、5～10％混合，在混合过程中加入溶剂使物料润湿，然后在捏合机中捏合使溶胀类粘结剂将炸药和金属粉充分浸润，待物料充分混合均匀且固相颗粒粘结成团后，通过捏合机的减压或加热蒸发溶剂，同时在捏合机中捏合成小颗粒，最后对物料进行干燥，得到富燃料金属化炸药。本发明的方法所使用的溶剂量小，且工艺流程简单，适合批量大规模生产，有利于该技术在行业内迅速放大和推广。

说明书

技术领域

本发明属于含能材料领域，具体涉及一种富燃料金属化炸药的非水捏合造粒方法，在压装炸药的造型粉制备领域中具有较好的应用前景。

背景技术

富燃料金属化炸药是在炸药中引入高热值金属粉而形成的一种特殊炸药，凭借其高爆热、爆轰反应区增长、后燃效应等特点，可广泛应用于侵彻、钻地、水下兵器等战斗部装药，是高效毁伤弹药技术研究与应用的重点方向。

在制备技术方面，国内外普遍采用浇注型和压装型两条技术路线，其中压装型以高固含量和高威力的特点成为当今发展的重点，其造粒方式以挤出法、水悬浮法、湿法捏合等工艺为主。这些方法均得到了不同程度的应用，实现了一定规模的生产制造能力，但这些工艺也存在一些不安全因素需要改进和完善。挤出法造粒工艺中炸药承受强剪切力而带来较高的安全风险，水悬浮法工艺中金属与水直接接触导致生产过程不安全，而湿法捏合由于采用大量有机溶剂而带来原材料成本高昂、溶剂回收工艺复杂、有害挥发物造成职业伤害等问题。因此，有必要根据富燃料金属化炸药的特性，开发一种与之相适应的制备工艺方法，这对于提高生产效率、改善工作环境、提高工艺安全性和产品质量具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种富燃料金属化炸药的非水捏合造粒方法。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种富燃料金属化炸药的非水捏合造粒方法，包括以下步骤：

将炸药、金属粉和溶胀类粘结剂按质量百分比为50～65％、30～40％、5～10％混合，在混合过程中加入溶剂使物料润湿，然后在捏合机中捏合使溶胀类粘结剂将炸药和金属粉充分浸润，待物料充分混合均匀且固相颗粒粘结成团后，通过捏合机的减压或加热蒸发溶剂，同时在捏合机中捏合成小颗粒，最后对物料进行干燥，得到富燃料金属化炸药。

进一步的技术方案是，所述的炸药为RDX、HMX、TATB中的一种，所述的金属粉为铝粉、镁粉、硼粉等或其合金粉，所述的溶胀类粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，溶剂为无水乙醇。

进一步的技术方案是，所述的炸药、金属粉和溶胀类粘结剂采用分段投料，第一批投料为溶胀类粘结剂，第二批投料为炸药，第三批投料为铝粉。

进一步的技术方案是，第一批投料后于转速5～8r/min的转速下捏合4～6min；第二批投料后于转速5～8r/min的转速下捏合4～6min；第三批投料后捏合3～6段，第一段于转速5～8r/min的转速下捏合4～6min，其余的每段于转速10～15r/min的转速下捏合10～15min。

进一步的技术方案是，第二批投料时加入占炸药、金属粉和溶胀类粘结剂总质量1～2％的溶剂；第三批投料第一段时加入加占炸药、金属粉和溶胀类粘结剂总质量5～10％的溶剂，第三批投料后的其余的每段加入占炸药、金属粉和溶胀类粘结剂总质量1～2％的溶剂。

进一步的技术方案是，所述的干燥为于温度40～50℃下干燥至少20h。

进一步的技术方案是，所述的捏合采用的是桨叶反转的方式。

下面对本发明做进一步的解释说明。

非水捏合造粒是针对某些溶胀类粘接剂的炸药造型粉成型方式，充分利用了该类粘接剂在溶剂中体积膨胀的特性，通过添加适量溶剂显著增大粘接剂体 积，改善其与炸药颗粒之间的接触，从而提高粘接剂对炸药颗粒的包覆和粘接效果，最后通过抽真空的方式去除外加溶剂，获得炸药造型粉。

本发明步骤如下：将炸药、金属粉和溶胀类粘结剂按质量百分比为50～65％、30～40％、5～10％混合，在混合过程中加入溶剂使物料润湿，然后在捏合机中捏合使溶胀类粘结剂将炸药和金属粉充分浸润，待物料充分混合均匀且固相颗粒粘结成团后，通过捏合机的减压或加热蒸发溶剂，同时在捏合机中捏合成小颗粒，最后对物料进行干燥，得到富燃料金属化炸药造型粉。

在本发明的方法中，炸药、金属粉和溶胀类粘接剂充分混合即可，只需要保证混合阶段的工艺安全性，对混合的方式和参数并没有严格的限制。在混合过程中加入溶剂使物料润湿，从而使溶胀类粘结剂溶胀，显著增大粘接剂体积，改善其与炸药颗粒之间的接触，从而提高粘接剂对炸药颗粒的包覆和粘接效果。

本发明的方法适用于所有类型的固相炸药，例如RDX、HMX、TATB。

根据本发明的具体实施例，所述的溶胀类粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛，溶剂为无水乙醇。

下面的技术手段均是为了使溶胀类粘结剂与炸药和金属粉包覆效果更好。炸药、金属粉和溶胀类粘结剂采用分批投料，第一批投料为溶胀类粘结剂，投料后于转速5～8r/min的转速下捏合4～6min；第二批投料为炸药，同时加入占炸药、金属粉和溶胀类粘结剂总质量1～2％的溶剂，然后于转速5～8r/min的转速下捏合4～6min；第三批投料为金属粉，第三批投料后捏合3～6段，第一段于转速5～8r/min的转速下捏合4～6min，其余的每段于转速10～15r/min的转速下捏合10～15min，第三批投料第一段时加入加占炸药、金属粉和溶胀类粘结剂总质量5～10％的溶剂，第三批投料后的其余的每段视物料干湿度情况加入占炸药、金属粉和溶胀类粘结剂总质量1～2％的溶剂。

在本发明的方法中，捏合采用的是桨叶反转的方式，桨叶反转可以实现混合后的物料在桨叶强剪切作用下破碎成小团块，直至形成小颗粒，实现造型粉的原位成粒。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的方法所使用的溶剂量小，且工艺流程简单，适合批量大规模生产，有利于该技术在行业内迅速放大和推广；本发明选用聚乙烯醇缩丁醛实现了金属粉与炸药的包覆和粘结，在捏合机混合后可直接得到粒径小于12目的富燃料金属化炸药造型粉。

附图说明

图1为实施例1制备的富燃料金属化炸药造型粉颗粒的SEM图；

图2为实施例1制备的富燃料金属化炸药造型粉的界面粘接情况的SEM图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例1：

称取RDX171g，铝粉105g，聚乙烯醇缩丁醛24g，原料共计300g。

向1L捏合机中投入聚乙烯醇缩丁醛，于转速8r/min的转速下捏合5min；然后投入RDX，同时加入占原料质量1％(3g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min；接着投入铝粉，共捏合5段，第一段时加入占原料质量6％(18g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min，其余的4段每段停机清理捏合机桨叶及死角处并加入占原料质量1％(3g)的无水乙醇，于转速10r/min的转速下捏合10min。视物料干湿度情况决定是否开启捏合机抽真空以及开启捏合机抽真空的时间。出料时物料呈细小颗粒或团聚大颗粒状，采用12目筛网过筛，于45℃下干燥48h以上，得到流散性良好的富燃料金属化炸药。

实施例2：

称取RDX100g，铝粉80g，聚乙烯醇缩丁醛20g，原料共计200g。

向1L捏合机中投入聚乙烯醇缩丁醛，于转速8r/min的转速下捏合5min；然后投入RDX，同时加入占原料质量2％(4g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min；接着投入铝粉，共捏合4段，第一段时加入占原料质量10％(20g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min，其余的3段每段停机清理捏合机桨叶及死角处并加入占原料质量1％(2g)的无水乙醇，于转速10r/min的转速下捏合10min。视物料干湿度情况决定是否开启捏合机抽真空以及开启捏合机抽真空的时间。出料时物料呈细小颗粒或团聚大颗粒状，采用12目筛网过筛，于45℃下干燥48h以上，得到流散性良好的富燃料金属化炸药。

实施例3：

称取RDX954g，铝粉466g，聚乙烯醇缩丁醛80g，原料共计1500g。

向5L捏合机中投入聚乙烯醇缩丁醛，于转速8r/min的转速下捏合5min；然后投入RDX，同时加入占原料质量1％(15g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min；接着投入铝粉，共捏合3段，第一段时加入占原料质量6％(90g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min，其余的3段每段停机清理捏合机桨叶及死角处并加入占原料质量1％(15g)的无水乙醇，于转速10r/min的转速下捏合10min。视物料干湿度情况决定是否开启捏合机抽真空以及开启捏合机抽真空的时间。出料时物料呈细小颗粒或团聚大颗粒状，采用12目筛网过筛，于45℃下干燥48h以上，得到流散性良好的富燃料金属化炸药。实施例4：

称取HMX 275g，镁粉200g，聚乙烯醇缩丁醛25g，原料共计500g。

向5L捏合机中投入聚乙烯醇缩丁醛，于转速8r/min的转速下捏合5min； 然后投入HMX，同时加入占原料质量1％(5g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min；接着投入镁粉，共捏合3段，第一段时加入占原料质量6％(30g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min，其余的3段每段停机清理捏合机桨叶及死角处并加入占原料质量1％(5g)的无水乙醇，于转速10r/min的转速下捏合10min。视物料干湿度情况决定是否开启捏合机抽真空以及开启捏合机抽真空的时间。出料时物料呈细小颗粒或团聚大颗粒状，采用12目筛网过筛，于45℃下干燥48h以上，得到流散性良好的富燃料金属化炸药。

实施例5：

称取TABA 150g，硼粉120g，聚乙烯醇缩丁醛30g，原料共计300g。

向1L捏合机中投入聚乙烯醇缩丁醛，于转速8r/min的转速下捏合5min；然后投入TABA，同时加入占原料质量1％(3g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min；接着投入硼粉，共捏合3段，第一段时加入占原料质量6％(18g)的无水乙醇，于转速8r/min的转速下捏合5min，其余的3段每段停机清理捏合机桨叶及死角处并加入占原料质量1％(3g)的无水乙醇，于转速10r/min的转速下捏合10min。视物料干湿度情况决定是否开启捏合机抽真空以及开启捏合机抽真空的时间。出料时物料呈细小颗粒或团聚大颗粒状，采用12目筛网过筛，于45℃下干燥48h以上，得到流散性良好的富燃料金属化炸药。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。