一种含能密封结构及其制备工艺的制作方法

本发明属于战斗部，涉及一种含能密封结构及其制备工艺，具体涉及一种用于水中兵器、水下焊接、水下切割等炸药制品密封、防水的复合结构及其制备工艺。

背景技术：

1、水中兵器主要是指在水中毁伤目标的武器，传统的水中兵器主要包括鱼雷、水雷、深水炸弹等。由于水中兵器在水下环境中使用，密封技术一直以来是行业非常重视的基础和重要技术。水中兵器战斗部是水中兵器最终有效作用单元，如果战斗部装药长时间与水接触，将会直接影响战斗部爆炸威力，所以战斗部的密封性能更是直接影响水中兵器对目标的毁伤效果。其密封性能的好坏直接决定了水中兵器在水下毁伤效果甚至任务成败，因此做好水中兵器战斗部密封性成为水中兵器设计质量的一个重要指标。

2、现役水中兵器战斗部装药常采用浇注炸药装药，由于水中兵器战斗部壳体为圆筒加环肋的结构，导致战斗部装药会出现侧隙情况，存在战斗部装药与海水接触缝隙，所以做好战斗部装药的密封性是很必要的。水中兵器用炸药装药防水问题十分重要。

3、传统的水中兵器密封主要依靠金属壳体组件和壳体组件之间的橡胶密封圈密封，在水中兵器维护保障过程中，需要反复拆装壳体组件，拆开后发现内部进水，则需要对水中兵器进行销毁。而且一旦内部炸药装药与水接触，在拆解壳体组件时存在极大地危险性，对产品维保构成潜在危险。为缓解这一问题，行业内的做法是对炸药装药进行密实装填以减小触水量，一种方法是装填含有大量高分子惰性体的低能量炸药，第二种是用大量的高分子弹性体包裹高能炸药。这两种方法都是通过牺牲能量确保产品安全。

4、为了满足高压水中密封要求，行业外类似领域主要采用高分子做成密封件，在壳体组件等强度构件之间密封。其密封件通常使用硬度较高、耐磨性能较好的高分子材料作为密封制品基材。例如文献《高硬度耐高压水密封制品的研制》(张杨如意,向宇.[j].橡胶科技,2020,18(01):23-26)提出的采用以锦纶布为增强体、丁腈橡胶为橡胶基体的复合结构材料，研制高硬度耐高压水密封制品。但是该类工艺只能适合自由空间或局部密闭密封，不适合密闭空间的体密封。

技术实现思路

1、为解决现有水中兵器密封结构能量损失严重的密封问题，本发明提供了一种含能密封防水复合结构及其制备工艺。

2、为实现上述目的，本发明公开了以下技术方案：

3、一种含能密封结构，包括金属壳体，所述壳体内部装有主装药，所述主装药和壳体之间依次设置防护层、含能压缩层和驱水层；

4、所述防护层与主装药接触，厚度≤0.5mm；

5、所述含能压缩层由聚氨酯基含能复合材料组成；厚度≥3.0mm；

6、所述驱水层与金属壳体连接，厚度≤0.5mm。

7、进一步的，所述聚氨酯基含能复合材料包括氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒和聚氨酯基体，所述氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒与聚氨酯基体的质量比为1:(3～4)。

8、进一步的，所述氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒包括将adn与聚四氟乙烯粉通过机械研磨制成复合adn球，接着将氟橡胶溶解于乙酸乙酯中形成溶液，再与所述复合adn球共混后形成悬浮液，最后将悬浮液进行喷雾干燥即得。

9、进一步的，所述adn与聚四氟乙烯粉的质量比为(18～22):1，所述复合adn球与氟橡胶的质量比为(8～12):1。

10、进一步的，所述聚氨酯基体包括将doa、聚叠氮缩水甘油醚和多异氰酸酯混合搅拌制备混合液，然后将混合液固化后即得。

11、进一步的，所述doa、聚叠氮缩水甘油醚和多异氰酸酯的质量比为(12～13)：(10～12)：1。

12、本发明还公开一种含能密封结构的制备工艺，该工艺包括：

13、将金属壳体内壁涂敷驱水层，主装药表面涂敷防护层，接着在金属壳体内倒入含能压缩层预聚物，然后放入涂敷防护层后的主装药，直至含能压缩层预聚物溢出，使含能压缩层预聚物充满金属壳体的内部空间，最后装配金属壳体的堵盖，室温静置使含能压缩层预聚物固化成聚氨酯基含能复合材料形成含能压缩层；

14、所述防护层包括室温硫化硅橡胶，厚度≤0.5mm；

15、所述含能压缩层厚度≥3.0mm；

16、所述驱水层包括厌氧胶和室温硫化硅橡胶，厚度≤0.5mm。

17、具体的，所述压缩层预聚物的制备包括以下步骤：

18、步骤1：将adn与聚四氟乙烯粉通过机械研磨制成复合adn球，接着将氟橡胶溶解于乙酸乙酯中形成溶液，再与所述复合adn球共混后形成悬浮液，最后将悬浮液进行喷雾干燥，获得氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒；

19、步骤2：将doa、聚叠氮缩水甘油醚和多异氰酸酯混合搅拌制备混合液；

20、步骤3：向步骤2的混合液中加入步骤1所得的氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒，搅拌后即得压缩层预聚物，所述氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒与混合液的质量比为1:(3～4)。

21、更具体的，步骤1中所述adn与聚四氟乙烯粉的质量比为(18～22):1，所述复合adn球与氟橡胶的质量比为(8～12):1；所述的adn粒度小于20微米；

22、步骤2中所述doa、聚叠氮缩水甘油醚和多异氰酸酯的质量比为(12～13)：(10～12)：1。

23、优选的，步骤1中所述adn与聚四氟乙烯粉的质量比为20:1，所述复合adn球与氟橡胶的质量比为10:1；

24、步骤2中所述doa、聚叠氮缩水甘油醚和多异氰酸酯的质量比为12.5：11.5：1。

25、本发明的与现有技术相比具有以下技术效果：

26、本发明的含能密封结构(1)可以实现装药防水的目的；(2)涂层与主装药发生协同爆轰作用，具备能量贡献；(3)高安全性：涂层机械感度低；(4)满足高低温冲击的要求。此外，本发明的含能密封结构的制备工艺，步骤简单，易操作。是应用于水中兵器、水下焊接、水下切割等炸药制品密封、防水的复合结构。

27、下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种含能密封结构，包括金属壳体(5)，所述金属壳体(5)内部装有主装药(4)，其特征在于，所述主装药(4)和金属壳体(5)之间依次设置防护层(1)、含能压缩层(2)和驱水层(3)；

2.根据权利要求1所述的含能密封结构，其特征在于，所述聚氨酯基含能复合材料包括氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒和聚氨酯基体，所述氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒与聚氨酯基体的质量比为1:(3～4)。

3.根据权利要求2所述的含能密封结构，其特征在于，所述氟橡胶/聚四氟乙烯/adn的复合颗粒包括将adn与聚四氟乙烯粉通过机械研磨制成复合adn球，接着将氟橡胶溶解于乙酸乙酯中形成溶液，再与所述复合adn球共混后形成悬浮液，最后将悬浮液进行喷雾干燥即得。

4.根据权利要求3所述的含能密封结构，其特征在于，所述adn与聚四氟乙烯粉的质量比为(18～22):1，所述复合adn球与氟橡胶的质量比为(8～12):1。

5.根据权利要求2所述的含能密封结构，其特征在于，所述聚氨酯基体包括将doa、聚叠氮缩水甘油醚和多异氰酸酯混合搅拌制备混合液，然后将混合液固化后即得。

6.根据权利要求5所述的含能密封结构，其特征在于，所述doa、聚叠氮缩水甘油醚和多异氰酸酯的质量比为(12～13)：(10～12)：1。

7.权利要求1～6任一所述的含能密封结构的制备工艺，其特征在于，该工艺包括：

8.根据权利要求7所述的含能密封结构的制备工艺，其特征在于，所述压缩层预聚物的制备包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的含能密封结构的制备工艺，其特征在于，步骤1中所述adn与聚四氟乙烯粉的质量比为(18～22):1，所述复合adn球与氟橡胶的质量比为(8～12):1；所述的adn粒度小于20微米；

10.根据权利要求8所述的含能密封结构的制备工艺，其特征在于，步骤1中所述adn与聚四氟乙烯粉的质量比为20:1，所述复合adn球与氟橡胶的质量比为10:1；

技术总结
本发明公开了一种含能密封结构及其制备工艺，包括金属壳体，所述壳体内部装有主装药，所述主装药和壳体之间依次设置防护层、含能压缩层和驱水层；所述防护层与主装药接触，厚度≤0.5mm；所述含能压缩层由聚氨酯基含能复合材料组成；厚度≥3.0mm；所述驱水层与金属壳体连接，厚度≤0.5mm。本发明的含能密封结构可以实现装药防水的目的；涂层与主装药发生协同爆轰作用，具备能量贡献；高安全性：涂层机械感度低；满足高低温冲击的要求。此外，本发明的含能密封结构的制备工艺，步骤简单，易操作，是应用于水中兵器、水下焊接、水下切割等炸药制品密封、防水的复合结构。

技术研发人员：刘刚伟,杨磊,胡宏伟,冯海云,赵向军,宋浦,郑监
受保护的技术使用者：西安近代化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11