一种TNBA熔铸炸药及其制备方法

本发明涉及熔铸炸药制备，尤其涉及一种tnba熔铸炸药及其制备方法。

背景技术：

1、现有的熔铸炸药主要以tnt为载体，但以tnt作为载体的熔铸炸药制备的成本高，而且在使用时存在密度低、有毒、饱和蒸气压高、感度高等问题，不能满足现代不敏感弹药(im)的要求。因此，寻找替代tnt的液相熔铸载体的问题亟需解决。

2、3-溴-2,4,6-三硝基苯甲醚(tnba)是近年来新合成的一种新型载体炸药，其密度高达1.948g/cm-3，爆速与tnt接近(6571m/s)，爆压远比tnt高，达到24gpa，液态时的饱和蒸汽压是tnt的1/30，在生产应用过程中其毒性要远小于tnt。由于tnba比tnt钝感且能量水平高于2,4-二硝基苯甲醚(dnan)，生产成本相对较低、绿色环保，被美国bae systems公司列入grimex项目和irad项目，成为替代tnt的熔铸炸药载体之一。2018年美国霍尔斯顿陆军弹药厂(hsaap)对外报道了tnba基熔铸炸药的评估结果，结果表明tnba基熔铸炸药比现有的tnt基im炸药(imx-104/pax-48)性能更好，但其配方依然是机密。

3、然而，tnba熔点为103℃，无法用现有的工艺融熔浇筑，故在tnba中少量添加熔点较低的熔铸炸药是解决此问题的有效方法。3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚是一种性能优越的含能化合物，它的熔点为90℃，热稳定性良好，密度高达2.073g/cm3，爆速与tnt接近(6554m/s)，感度低于tnt，饱和蒸气压和毒性都远小于tnt，与tnba的相容性良好。本课题组已实验证明，在tnba中加入少量3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚后(加入量≤10wt.％)，就会使tnba的熔点降低到90℃以下，可满足目前已有的熔铸炸药制备工艺，而且不会降低载体炸药的密度，也不会增大tnba的饱和蒸气压和毒性。所以3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚是tnba的一种良好的高密度助熔剂。

4、另外，分子钙钛矿含能材料dap-4的化学式为(c6h14n2)[nh4(clo4)3]，分子量为430.6g/mol，密度为1.87g/cm3，氧平衡为obco2＝-27.9％，生成焓为+278.6kj/mol。其理论爆速达到8597m/s，与rdx相近。dap-4的理论爆热和爆压为-6879kj/kg和35.6gpa，是目前已知单质含能材料中较高的。dap-4的感度较低，其撞击感度为h50＝112.3cm(2kg落锤)，摩擦感度为p＝45％(2kg摆锤、90°摆角、3.50mpa压力)，静电感度为5.39j。同时，dap-4也是一种优秀的耐热含能材料，其热分解起始温度为374℃，分解峰温为401℃(10℃/min)，且不吸湿。并且，dap-4与tnba和3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚的化学相容性均很好。从已报到的研究结果中可以看出，作为炸药，dap-4是一种优秀的单质炸药，是能量高于tatb的耐热炸药。目前还没有文献和专利将dap-4用在熔铸炸药中。本专利公开了几种以tnba/3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚为熔融载体，以dap-4为固态填料的混合炸药，并展示了它们的能量性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种tnba熔铸炸药及其制备方法，以解决现有tnt基熔铸炸药密度低、挥发性高、毒性大、感度高等问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种tnba熔铸炸药，包括如下质量百分比原料：

4、液相载体：50.6～55.2％；

5、助熔剂：4.4～4.8％；

6、固态填料：40～45％，各组分的质量百分比之和为100％。

7、进一步的，所述液相载体为tnba，助熔剂为3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚，固态填料为dap-4。

8、本发明还提供了，一种上述熔铸炸药的制备方法，包括如下步骤：

9、将液相载体和助熔剂混合加热搅拌至完全溶解成液态，加入固态填料搅拌，得到糊状炸药，将糊状炸药浇筑到模具中，冷却，得到tnba熔铸炸药。

10、进一步的，所述液相载体和助熔剂混合时的空气湿度小于20h2o/kg。

11、进一步的，所述液相载体和助熔剂混合加热的温度为94～97℃。

12、进一步的，所述固态填料搅拌的时间为8～15分钟，搅拌至形成均匀的、可流动的糊状物质。

13、进一步的，所述模具还需提前预热至60～70℃。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、(1)本发明所使用的液相载体和助熔剂密度高、挥发性小、毒性低、感度低、成形性好，浇筑后无缩孔和裂纹。

16、(2)本发明所使用的固体填料具有能量高、感度低、密度高等特点，特别是爆热高。

17、(3)本发明所涉及的原材料的成本很低，制备工艺简单，有大规模生产的基础。

18、(4)与现有的炸药相比，本发明提供的tnba/3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚/dap-4熔铸炸药氧平衡高，可产生更多的热量；密度、爆速、爆热和爆压高，撞击感度低，比普通炸药具有更高的性能。

技术特征：

1.一种tnba熔铸炸药，其特征在于，包括如下质量百分比原料：

2.根据权利要求1所述熔铸炸药，其特征在于，所述液相载体为tnba，助熔剂为3-溴-5-氟-2,4,6-三硝基苯甲醚，固态填料为dap-4。

3.一种权利要求1～2任一项所述熔铸炸药的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述液相载体和助熔剂混合时的空气湿度小于20h2o/kg。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述液相载体和助熔剂混合加热的温度为94～97℃。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述固态填料搅拌的时间为8～15分钟，搅拌至形成均匀的、可流动的糊状物质。

7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述模具还需提前预热至60～70℃。

技术总结
本发明提供了一种TNBA熔铸炸药及其制备方法，属于熔铸炸药制备技术领域。本发明按照液相载体50.6～55.2％、助熔剂4.4～4.8％、固态填料40～45％的质量百分比制备TNBA熔铸炸药。本发明制备的TNBA熔铸炸药所使用的液相载体和助熔剂密度高、挥发性小、毒性低、感度低、成形性好，浇筑后无缩孔和裂纹；固体填料具有能量高、感度低、密度高、爆热高等特点；且原材料成本低，制备工艺简单，可大规模生产；与现有的炸药相比，本发明的熔铸炸药氧平衡高，可产生更多的热量；密度、爆速、爆热和爆压高，撞击感度低，比普通炸药具有更高的性能。

技术研发人员：宋小兰,王毅,宋丹,于志宏,安崇伟
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11