現(xiàn)代武器系統(tǒng)的設(shè)計既要注重摧毀目標所需的爆轟能量，又要注重武器系統(tǒng)對意外刺激的感度要求，鈍感彈藥就是在這種需求下發(fā)展起來的?？v觀西方國家鈍感炸藥的研制，他們相當(dāng)多的努力是放在澆注固化聚合物粘結(jié)炸藥(PBX)和鈍感熔鑄炸藥的研究之上。

澆注固化工藝開始于20世紀80年代初，后陸續(xù)被西方國家廣泛采用。澆注固化炸藥配方中，粘結(jié)劑作為惰性基質(zhì)包圍著炸藥粒子，降低了炸藥對沖擊和熱刺激的易損性，其含量一般為10%～15%。在主用RDX和HMX炸藥的時代，研制與B炸藥爆速(7900 m·s-1)相當(dāng)?shù)呐浞捷^為容易。然而，在今天以3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)為主的鈍感彈藥時代，研制與B炸藥爆速相當(dāng)?shù)臐沧⒐袒ㄋ幣浞絼t較為困難，如炸藥配方研究最出色的歐洲含能材料公司(EURENCO)研制的B2267A(I-RDX/NTO/HTPB)和B2268A(I-RDX/NTO/AI/HTPB)兩種澆注固化PBXs的爆速也分別只有7680 m·s-1和7440 m·s-1(NouguezB,MahéB.InsensitiveMunitionsandEnergeticMaterialsTechnologySymposium,MunichGermany,October11-14, 2010.)；再如美國阿連特技術(shù)系統(tǒng)公司(ATK)2009年報道了以NTO/RDX/HTPB澆注固化的PBX DLE-C054，爆速達到了8.0 km·s-1，其小口徑迫擊炮可完全滿足IM戰(zhàn)術(shù)需求，但120 mm大口徑迫擊炮，在全規(guī)模裝彈試驗中IM反應(yīng)沒有完全達標(RobertHatch,PaulBraithwaite,PhilSamuels,etal.InsensitiveMunitionsandEnergeticMaterialsTechnologySymposium,LasVegas,NV,May14-17, 2012.)。

21世紀以前，在一些金屬加速彈頭裝藥和聚能裝藥中已采用壓制配方，如美軍采用壓制PBXW-17(94RDX/1.5Hytemp/4.5DOA)代替澆注固化PBXN-106(75RDX/18.5BDNPA/F/6.5PEG)(NewmanK,BrownS.ProceedingsofIMandEMTechnologySymposium,NDIA,Tampa,Florida, 6-9October1997.)，壓制PBXN-10(96HMX/3.0Hytemp/1.0DOA，也稱PBXW-11)已成為美國海軍主要的金屬加速炸藥(MontesiLJ,AlexanderKE.IMTechnologySymposium,NIMICMeeting#655,SanDiego, 18-21March1996.)。與澆注PBXs相比，壓制PBXs的高含量(90%～95%)高能炸藥固體填料和少量粘結(jié)劑(5%～10%)，可顯著提升配方的爆轟性能。如今，以鈍感炸藥NTO為主的IM時代，對高爆速配方的需求更為迫切。近來，EURENCO報道NTO和HMX組成的成本適宜的IM壓制PBX配方P15636，通過了聯(lián)合國極不敏感爆炸物(EIDS)試驗，在此經(jīng)驗上他們還決定研制由NTO和RDX組成的壓制PBX配方P16945(SongyC,EckG,ChabinP,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium,18-21May, 2015,Rome,Italy;StenmarkHelen;EckGeneviève,ChabinPhilippe,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy.)。通過不同RDX比例組成不同配方的一系列安全性試驗、爆轟性能試驗、隔板試驗和力學(xué)性能試驗，最終把P16945配方中的RDX、NTO和粘結(jié)劑之比(質(zhì)量比)確定為20∶75∶5，參照STANAG 4170標準進行全方位的配方試驗后，對該配方進行了90 mm口徑MK8的裝彈試驗，發(fā)現(xiàn)完全能夠滿足動能試驗要求，快速烤燃試驗和子彈撞擊試驗都滿足了IM要求，其它IM試驗還在進行之中，預(yù)期能夠全面滿足STANAG 4439標準的IM要求。P16945配方臨界直徑為8 mm，爆速7920 m·s-1(1.82 g·cm-3)，爆壓28.5 GPa，可望替代A3壓制配方(91% RDX)，用于90 mm口徑MK8的裝藥，目前已放大到600 kg·批-1(SongyC,EckG,ChabinP,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015.)。鑒于兩種NTO基壓制PBX的成功經(jīng)驗，EURENCO打算將來推出更多壓制PBX(EckGeneviève,ChabinPhilippe,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy.)。

過去，很少利用高速旋轉(zhuǎn)壓制進行熔鑄炸藥裝藥，近幾年，可替代B炸藥的IMX-104(31.7DNAN/53NTO/15.3RDX)(CoulouarnC,AumassonR,Lamy-BracqP,etal. 45thInternationalAnnualConferenceofICT,Karlsruhe,Germany,June24- 27,2014, 1-1～1-13.)在美軍廣泛采用，為了降低加工粘度比B炸藥高的這種2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔鑄炸藥，美陸軍在霍爾斯頓陸軍彈藥廠(HSAAP)嘗試利用壓制工藝來制造這種鈍感熔鑄炸藥(DavidPrice,AlbertoCarrillo,PhillipSamuels,etal.InsensitiveMunitionsandEnergeticMaterialsTechnologySymposium,October07-10, 2013,SanDiego,USA;AlbertoCarrillo.InsensitiveMunitionsandEnergeticMaterialsTechnologySymposium,LasVegas,NV,May14-17, 2012.)。他們采用與水性能相近的氟化烴部分或全部替代水，制備了IMX-104造型粉顆粒，壓制加工得到質(zhì)量均勻的IMX-104，避免了傳統(tǒng)熔鑄炸藥中粘度對裝藥質(zhì)量的影響；最近添加一種微晶蠟(Indramic wax)得到的粒狀I(lǐng)MX-104通過高速旋轉(zhuǎn)壓制裝藥，可用作155mm 口徑M795炮彈的鈍感傳爆藥(KeyurPatel,PhilipSamuels,ErikWrobel,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy.)。目前，HSAAP已具有125磅/批的中試生產(chǎn)線，生成了超千磅粒狀I(lǐng)MX-104。無獨有偶，EURENCO將低成本TNT基鈍感熔鑄炸藥Ontalite炸藥(NTO/TNT/RDX)采用了P16945相同的造粒工藝，制備出了粒狀的Ontalite炸藥，交付用戶壓制裝藥(EckGeneviève,ChabinPhilippe,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy.)。

壓制炸藥的關(guān)鍵在于造粒。IM所用的炸藥有別于以前TNT、RDX或HMX為主的炸藥，主要以NTO、DNAN或TNT為主，由于NTO在水中有一定的溶解性，因此不能采用傳統(tǒng)的造粒方法。EURENCO針對NTO為主的壓制炸藥開發(fā)出一種水下包覆法(Under-water Coating Process)，避免了傳統(tǒng)包覆NTO方法出現(xiàn)的包覆隆峰不均勻，既可用于壓制PBX的造粒，也可用于熔鑄炸藥的造粒，圖1為采用該工藝制備的粒狀Ontalite炸藥(EckGeneviève,ChabinPhilippe,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy.)。為了降低所包覆炸藥的感度，除粘結(jié)劑外，他們還引入聚乙烯蠟，提高流動性，降低炸藥的感度，此方法得到聚乙烯蠟包覆的HMX撞擊感度為74.1cm(StenmarkHelen,EckGeneviève,ChabinPhilippe,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy.)，而傳統(tǒng)蠟包覆HMX的撞擊感度則為39.1cm。美國的HSAAP針對NTO和DNAN為主的IMX-104熔鑄炸藥開發(fā)出了代用流淤漿包覆法(Alternate Fluid Slurry Coating Process)(DavidPrice,AlbertoCarrillo,PhillipSamuels,etal.InsensitiveMunitionsandEnergeticMaterialsTechnologySymposium,October07-10, 2013,SanDiego,USA;AlbertoCarrillo.InsensitiveMunitionsandEnergeticMaterialsTechnologySymposium,LasVegas,NV,May14-17, 2012.)，他們在現(xiàn)有含鋁PBX的制備工藝的基礎(chǔ)上，選擇了平均分子量為521、熔點為128 ℃、密度1.82 g·cm-3的氟化烴全部或部分替代淤漿包覆法中的水，同時添加了一種微晶蠟來降低DNAN的脆性，制備出IMX-104造型粉顆粒(見圖2)。

圖1EURENCO制備的NTO/TNT/RDX造型粉顆粒圖2HSAAP制備含微晶蠟(Indramic wax)IMX-104造型粉顆粒

高速旋轉(zhuǎn)壓制可使炸藥粒子破裂，產(chǎn)生熱點，提高炸藥的感度，特別是沖擊波感度，但由于現(xiàn)在IM炸藥配方中，增加了NTO的含量，降低了硝胺炸藥含量，添加了降感劑，因此，感度的提升在可接受的范圍之內(nèi)。與此相反，壓制PBX配方粘結(jié)劑含量低和壓制熔鑄炸藥得到的高密度裝藥，一定程度上還能夠彌補NTO取代大部分硝胺炸藥造成的能量損失。因此隨著壓制PBX配方和壓制熔鑄炸藥的應(yīng)用，壓制工藝的重要性就漸漸凸顯。如今低感度炸藥FOX-7和LLM-105的成本正逐漸降低(EckGeneviève,ChabinPhilippe,ChristelleSongy,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy;DaveamEnde,PhilPagoria,StephenAnderson,etal. 2015InsensitiveMunitions&EnergeticMaterialsTechnologySymposium, 18-21May, 2015,Rome,Italy.)，替代硝胺炸藥的可能性漸增，壓制配方或許會成為一種主流，壓制工藝就理所當(dāng)然地會成為炸藥加工的主流工藝。

張光全， 劉曉波， 黃 明

中國工程物理研究院化工材料研究所

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