Page 2 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
P. 2

TATB/CL‑20 复 合 装 药 结 构 的 3D 打 印 成 型 技 术                                                           931

            文章编号：1006‑9941（2019）11‑0931‑05

            TATB/CL⁃20 复合装药结构的 3D 打印成型技术


            黄 瑨，王 军，毛耀峰，徐瑞娟，曾贵玉，杨志剑，聂福德

           （中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621999）

            摘  要： 为了提高装药的能量和安全性，设计了 3 种新型复合装药结构，分别为轴向多层结构、径向多层结构和轴向/径向复合结
            构。采用具有高能量密度的六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‑20）和高安全性的三氨基三硝基苯（TATB），以缩水叠氮甘油聚醚（ GAP）和
            多异氰酸酯（N‑100）为黏结剂体系构成 CL‑20/GAP/N‑100 和 TATB/GAP/N‑100 两种炸药体系配方，并通过 3D 打印技术将 TATB
            和 CL‑20 两种炸药体系构筑成 3 种不同的新型复合装药结构。研究了含能体系的黏结剂含量和 3D 打印工艺参数（打印速率以及打
                                                                                               -1
            印针头口径）对装药微观结构的影响，确定了合适的打印成型工艺，当黏结剂含量为 20% 时，采用 3 mm·s 的打印速度和口径为
            0.25 mm 的针头进行打印能得到结构稳定的装药。采用 GJB772A-1997 方法 601.2 测试了 3 种复合装药结构的撞击感度，结果表
            明，轴向/径向复合多层装药结构（CL‑20 质量占比 90%）的特性落高达到 72.00 cm，比同质量的 CL‑20 装药提高了 3.14 倍。
            关键词：六硝基六氮杂异伍兹烷（CL‑20）；三氨基三硝基苯（TATB）；安全性；复合装药结构；3D 打印
            中图分类号：TJ55                        文献标志码：A                                    DOI：10.11943/CJEM2019042







                                                                的 CL‑20/TATB 共晶，这种共晶颗粒的 H 达到 90 cm
                                                                                                     50
            1   引 言                                             以上。杨志剑团队 将 800 nm 的 TATB 包覆在 CL‑20
                                                                                 ［4］
                                                                的表面，制备成 TATB/CL‑20 核壳结构的复合炸药颗
                装药的能量和安全性是决定战斗部性能的关键。
                                                                粒，复合炸药颗粒的 H 可提高至 49.6 cm，摩擦感度
                                                                                     50
            为了提高装药的安全性和能量，通常将高能炸药和高
                                                                可降到 68%。这些方法虽然能在微米、纳米颗粒上调
            安 全 性 炸 药 相 混 合 ，并 在 炸 药 装 药 中 添 加 钝 感 剂 。
                                                                控炸药的安全性和能量，但无法直接对宏观装药进行
              ［1］
            Yu 团队将氟橡胶作为钝感剂加入六硝基六氮杂异伍
                                                                安全性和能量的调控，所以考虑将核壳结构引入到宏
            兹 烷（CL‑20）中 ，可 使 CL‑20 的 撞 击 特 性 落 高 H 从            观的装药中，以提高装药的安全性和能量。然而现有
                                                         50
            12 cm 增加到 28 cm；用聚氨酯对 CL‑20 进行钝感处
                                                                的装药方式以浇注、熔铸为主，装药结构和组成多为宏
            理后，可使 H 增加 40%。Klapotke         ［2］ 等用 5% 的石蜡       观的均质体      ［5］ ，如何将核壳结构引入到装药中是一个
                       50
            包覆离子型二硝胺基胍盐（TAGDN），可使 TAGDN 的
                                                                难题。
            撞感感度提升到 5.0 J，摩感感度升高到 50 N。添加钝
                                                                     3D 打印技术是一种在传统打印基础上通过逐层
            感剂虽然能提高安全性，但降低了装药的能量密度。
                                                                打印的方式来构造三维物体的快速成型技术。这种技
                近年来，为了兼顾装药的能量和安全性，研究者通                          术的优势在于能够轻松地构造出微小、复杂的结构，被
            过表面包覆、共晶等手段来提高炸药的能量和安全性。                            誉为“21 世纪最具潜力的技术” 。随着 3D 打印技术
                                                                                            ［6］
            宋小兰 团队用机械球磨法制备了平均粒径 61.3 nm                         的快速发展，研究者们逐渐将其应用于含能材料领域，
                  ［3］
                                                                为核壳结构装药提供了一种技术途径。早在 1999 年，
            收稿日期：2019⁃02⁃27；修回日期：2019‑04⁃07                          ［7-9］
            网络出版日期：2019‑09‑27                                   美国       已经开始研究含能材料的 3D 打印，并采用
            基金项目：国家自然科学基金（11852341）                             3D 打印技术进行大部分火工品芯片的装药，推动了该
            作 者 简 介 ：黄 瑨（1993-），男 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 PBX 炸 药 的  领 域 的 发 展 。 Andrew ［10］ 等 配 制 了 黑 索 今（RDX）油
            成型与 3D 打印技术。e‑mail：wjun927@caep.cn
                                                                墨，在不同温度的基底上进行打印，成型药柱，该研究
            通 信 联 系 人 ：聂 福 德（1969-），男 ，研 究 员 ，主 要 研 究 方 向 为 含 能 材
            料的设计与制备。e‑mail：niefude@caep.cn                      为 3D 打印成型药柱提供了基础。Sullivan             ［11］ 团队曾用
            引 用 本 文 ：黄 瑨 ,王 军 ,毛 耀 峰 ,等 . TATB/CL⁃20 复 合 装 药 结 构 的 3D 打 印 成 型 技 术 [J]. 含 能 材 料 ,2019,27(11):931-935.
            HUANG Jin, WANG Jun, MAO Yao⁃feng,et al. Preparation of CL⁃20/TATB Composite Charge Structure by 3D Printing Technology[J]. Chinese Journal of
            Energetic Materials（Hanneng Cailiao）,2019,27(11):931-935.
            CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS              含能材料               2019 年  第 27 卷  第 11 期 （931-935）
   1   2   3   4   5   6   7