Взрывчатое вещество на полимерной связке - Polymer-bonded explosive

А взрывчатое вещество на полимерной связке, также называемый АТС или же пластиковое взрывчатое вещество, является взрывной материал, в котором взрывчатый порошок связан в матрицу с использованием небольших количеств (обычно 5-10% по весу) синтетического полимер. PBX обычно используются для взрывоопасных материалов, которые нелегко расплавить в отливку или которые трудно сформировать иным образом. АТС впервые была разработана в 1952 г. Лос-Аламосская национальная лаборатория, так как Гексоген встроенный в полистирол с диоктилфталат пластификатор. HMX композиции с тефлон связующие на основе были разработаны в 1960-х и 1970-х годах для пушечные снаряды и для Пакет Apollo Lunar Surface Experiments (ALSEP) сейсмические эксперименты,[1] хотя последние эксперименты обычно упоминаются как использующие гексанитростильбен (HNS).[2]

Возможные преимущества

Взрывчатые вещества на полимерной связке имеют несколько потенциальных преимуществ:

  • Если полимерная матрица представляет собой эластомер (эластичный материал), он имеет тенденцию поглощать удары, что делает УАТС очень нечувствительной к случайной детонации и, следовательно, идеально подходит для нечувствительные боеприпасы.
  • Из твердых полимеров можно получить очень жесткую АТС, сохраняющую точную конструктивную форму даже при серьезных нагрузках.
  • Порошки PBX можно прессовать в определенную форму при комнатной температуре, когда литье обычно требует опасного плавления взрывчатого вещества. Прессование под высоким давлением позволяет достичь плотности материала, очень близкой к теоретической кристаллической плотности основного взрывчатого материала.
  • Многие УАТС можно безопасно обрабатывать на станке, чтобы превращать твердые блоки в сложные трехмерные формы. Например, заготовка АТС можно при необходимости точно сформировать на токарный станок или же Станок с ЧПУ. Этот метод используется для обработки взрывные линзы необходимо для современного ядерного оружия.[3]

Связующие

Фторполимеры

Фторполимеры выгодны в качестве связующих из-за их высокой плотность (давая высокую скорость детонации ) и инертное химическое поведение (обеспечивает длительную стабильность при хранении и низкую старение ). Однако они несколько хрупкие, так как их стеклование температура находится на уровне комнатной или выше; это ограничивает их использование нечувствительными взрывчатыми веществами (например, ТАТБ ), где хрупкость не оказывает отрицательного воздействия на безопасность. Их также сложно обрабатывать.[4]

Эластомеры

Эластомеры должны использоваться с более механически чувствительными взрывчатыми веществами, например HMX. Эластичность матрицы снижает чувствительность сыпучего материала к ударам и трению; их температура стеклования выбирается ниже нижней границы рабочего диапазона температур (обычно ниже -55 ° C). Сшитый резинка полимеры, однако, чувствительны к старению, в основном под действием свободные радикалы и по гидролиз связей по следам водяного пара. Каучуки вроде Estane или же полибутадиен с концевыми гидроксильными группами (HTPB) широко используются для этих приложений. Силиконовые каучуки и термопластичные полиуретаны также используются.[4]

Фторэластомеры, например Витон, объедините преимущества обоих.

Энергетические полимеры

Энергетические полимеры (например, нитро- или азидопроизводные полимеров) можно использовать в качестве связующего для увеличения взрывной силы по сравнению с инертными связующими. Энергетические пластификаторы также можно использовать. Добавление пластификатора снижает чувствительность взрывчатого вещества и улучшает его технологичность.[1]

Оскорбления (потенциально взрывоопасные ингибиторы)

На взрывоопасные свойства могут влиять механические нагрузки или температура; такие убытки называются оскорбления. Механизм теплового воздействия при низких температурах на взрывчатое вещество в первую очередь термомеханический, при более высоких температурах - в первую очередь термохимический.

Термомеханический

Термомеханические механизмы включают в себя напряжения, вызванные тепловым расширением (а именно дифференциальное тепловое расширение, поскольку, как правило, участвуют термические градиенты), плавление / замерзание или сублимацию / конденсацию компонентов и фазовые переходы кристаллов (например, переход октогена из бета-фазы в дельта-фазу при 175 ° C приводит к значительному изменению объема и вызывает обширное растрескивание его кристаллов).

Термохимический

Термохимические изменения включают разложение взрывчатых веществ и связующих, потерю прочности связующего по мере его размягчения или плавления или повышение жесткости связующего, если повышенная температура вызывает сшивание полимерных цепей. Изменения также могут значительно изменить пористость материала, увеличивая ее (разрушение кристаллов, испарение компонентов) или уменьшая (плавление компонентов). Распределение кристаллов по размерам также может быть изменено, например к Оствальдское созревание. Термохимический распад начинается на неоднородностях кристалла, например внутригранулярные границы раздела между зонами роста кристаллов, на поврежденных частях кристаллов или на границах раздела различных материалов (например, кристалл / связующее). Наличие дефектов в кристаллах (трещины, пустоты, включения растворителя ...) может повысить чувствительность ВВ к механическим ударам.[4]

Некоторые примеры АТС

Некоторые примеры АТС
ИмяВзрывоопасные ингредиентыСвязующие ингредиентыиспользование
EDC-29β-HMX 95%5% HTPBВеликобритания сочинение[4]
EDC-37HMX /NC 91%9% полиуретан резинка
LX-04-1HMX 85%Витон -А 15%Высокая скорость; ядерное оружие (W62, W70 )
LX-07-2HMX 90%Витон -А 10%Высокая скорость; ядерное оружие (W71 )
LX-09-0HMX 93%BDNPA 4,6%; FEFO 2,4%Высокая скорость; ядерное оружие (W68 ). Склонны к порче и отслаиванию пластификатор и связующее. Вызвал серьезные проблемы с безопасностью.[3]
LX-09-1HMX 93.3%BDNPA 4,4%; FEFO 2.3%
LX-10-0HMX 95%Витон -A 5%Высокая скорость; ядерное оружие (W68 (заменен LX-09), W70, W79, W82 )
LX-10-1HMX 94.5%Витон -A 5,5%
LX-11-0HMX 80%Витон -А 20%Высокая скорость; ядерное оружие (W71 )
LX-14 -0HMX 95.5%Estane и 5702-Fl 4,5%
LX-15HNS 95%Кел-Ф 800 5%
LX-16ТЭН 96%FPC461 4%FPC461 - это винилхлорид:хлортрифторэтилен сополимер и его реакция на гамма-лучи.[5]
LX-17-0ТАТБ 92.5%Кел-Ф 800 7,5%Высокая скорость, нечувствительный; ядерное оружие (B83, W84, W87, W89 )
АТС 9007Гексоген 90%Полистирол 9.1%; DOP 0.5%; канифоль 0.4%
АТС 9010Гексоген 90%Кел-Ф 3700 10%Высокая скорость; ядерное оружие (W50, B43 )
АТС 9011HMX 90%Estane и 5703-Fl 10%Высокая скорость; ядерное оружие (B57 моды 1 и 2)
АТС 9205Гексоген 92%Полистирол 6%; DOP 2%Создан в 1947 году в Лос-Аламосе, позже получил обозначение PBX 9205.[6]
АТС 9404HMX 94%NC 3%; CEF 3%Высокая скорость; ядерное оружие, широко используемый (B43, W48, W50, W55, W56, B57 мод 2, B61 моды 0, 1, 2, 5, W69 ). Серьезные проблемы безопасности, связанные со старением и разложением нитроцеллюлозного связующего.[7]
АТС 9407Гексоген 94%FPC461 6%
АТС 9501HMX 95%Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5%Высокая скорость; ядерное оружие (W76, W78, W88 ). Один из наиболее изученных составов бризантных взрывчатых веществ.[4]
PBS 9501-Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5%; просеянный белый сахар 95%инертный имитатор механических свойств PBX 9501[4]
АТС 9502ТАТБ 95%Кел-Ф 800 5%Высокая скорость, нечувствительный; главный в недавних США ядерное оружие (B61 моды 3, 4, 6–10, W80, W85, B90, W91 ), переоборудованные на более ранние боеголовки для замены менее безопасных взрывчатых веществ.
АТС 9503ТАТБ 80%; HMX 15%Кел-Ф 800 5%
АТС 9604Гексоген 96%Кел-Ф 800 4%
PBXN-

103

Торпеды Mk-48
PBXN-106Гексоген 75%полиэтиленгликоль / связующее BDNPA-FМорские снаряды
PBXN-107Гексоген 86%полиакрилат связующееBGM-109 Томагавк ракеты
PBXN-

109

Гексоген 64%, алюминий 20% и связующее 16%HTPB, DOA (диоктиладипат) и IPDI (изофорондиизоцианат)
PBXN-

110

HMX 88%
PBXN-

111

Гексоген 20%, AP 43%, алюминий 25%
АТСН-3Гексоген 85%НейлонРакета AIM-9X Sidewinder
АТСН-5HMX 95%фторэластомер 5%Морские снаряды
PBXN-9HMX 92%HYTEMP 4454 2%, Диизооктиладипат (ДОА) 6%Разные
X-0242HMX 92%полимер 8%
XTX 8003ТЭН 80%Сильгард 182 (резинка ) 20%Высокоскоростной, экструдируемый; ядерное оружие (W68, W76 )

Рекомендации

  1. ^ а б Ахаван, Жаклин (01.01.2004). Химия взрывчатых веществ (2-е изд.). ISBN  978-0-85404-640-9.
  2. ^ Джеймс Бейтс; W.W. Lauderdale; Гарольд Кернаган (апрель 1979 г.). «Отчет о завершении ALSEP (Аполлон для экспериментов на поверхности Луны)» (pdf-8,81 мб). НАСА - Управление научно-технической информации. Получено 2014-06-29.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  3. ^ а б Кэри Саблетт (1999-02-20). «4.1.6.2.2.5 Взрывчатые вещества». 4. Конструирование и разработка ядерного оружия: 4.1 Элементы конструкции оружия деления.. Получено 2010-02-08.
  4. ^ а б c d е ж Блейн Эсэй, изд. (2009). Безударное инициирование взрывчатых веществ. Springer Berlin Heidelberg. ISBN  978-3-540-88089-9.
  5. ^ Сара С. Чинн; Томас С. Уилсон; Роберт С. Максвелл (март 2006 г.). «Анализ радиационной деградации фторполимеров FPC-461 с помощью многоядерного ЯМР при переменной температуре» (PDF). Разложение и стабильность полимера. 91 (3): 541–547. Дои:10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.058.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  6. ^ Андерс В. Лундберг. «Взрывчатые вещества при наблюдении за запасами указывают на постоянство» (PDF). Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса (LLNL).
  7. ^ Кинетика старения АТС 9404 Алан К. Бернхамн; Лоуренс Э. Фрид. LLNL, Несекретный, 2007-04-24 (pdf)