Page 3 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
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            3D 打印技术制备了纳米级的 CuO/Al 药柱，并研究了                        表 1  炸药体系配方
                                                                 Table1  Compositions of explosive formulations  g
            该结构对铝热剂燃烧性能的影响。肖磊等                   ［12］ 将熔融的
            奥克托今（HMX）和三硝基甲苯（TNT）通过 3D 打印成                        formulation  explosive  binders   solvents
                                                        -3
            型为圆柱体的药柱，该药柱平均密度 1.653 g·cm ，抗                       1           5.00      GAP：0.7     Chloroform：3.0
                                                                                       N‑100：0.2   xylene：0.8
            压效果提升。王敦举         ［13］ 等采用含能黏结剂缩水叠氮甘                                       GAP：0.85    Chloroform：3.5
                                                                 2           5.00
            油聚醚（GAP）和固化剂多异氰酸酯（N‑100）制备了一                                               N‑100：0.35  xylene：0.9
            种稳定的 CL‑20墨水，打印成型后在 0.4 mm×0.4 mm 的
                                                                                               -1
            小尺寸下也能进行稳定传爆。王晶禹                   ［14］ 团队使用氟        针头，打印速率控制在 3~6 mm·s ，打印后的复合结
            橡胶作为黏结剂混合亚微米 CL‑20 制备了含能油墨，                          构药柱自然风干。
                                                  -1
            该油墨爆轰性能优良，爆速达到 8079 m·s ，并且这种                            由 表 1 可 知 ，含 能 体 系 的 配 方 1 中 炸 药 含 量 为
            油墨配方中的 CL‑20 并未转晶。这些研究都为今后含                          85%，黏结剂含量为 15%；配方 2 中炸药含量为 80%，
            能材料 3D 打印的发展提供有力帮助。虽然 3D 打印                          黏结剂含量为 20%，复合装药结构由这两种含能体系
            技术适合进行复杂结构的制造，目前却鲜有应用该技                              打印成型得到。
            术进行复合装药结构研究的报道。                                      2.3  感度测试
                为 此 ，本 研 究 以 CL‑20 和 TATB 为 炸 药 组 分 ，以               按 照 GJB772A-1997 方 法 601.2 对 相 同 质 量 的
            GAP 和 N‑100 为黏结剂，制备了可供打印的 CL‑20、                     CL‑20 装 药 、TATB 装 药 、CL‑20/TATB 复 合 装 药 结 构
            TATB 含能体系，设计了轴向多层装药结构、径向多层                           样 品 进 行 撞 击 感 度 测 试 ，落 锤 质 量 为 5 kg，药 量 为
            装药结构和轴向/径向复合多层装药结构，采用 3D 打                          （50±1）mg。
            印成型技术制备了上述 3 种复合装药结构的 CL‑20/
                                                                 3  实验结果与分析
            GAP/N‑100 和 TATB/ GAP/N‑100 复合结构药柱，分
            析了黏结剂含量、打印工艺（打印速率与打印针头尺                              3.1  结构设计与制备
            寸）对装药结构微观形貌的影响；通过落锤撞击实验研
                                                                     基于 TATB 的钝感特性和核壳结构的高效降感机
            究了装药结构的撞击感度。
                                                                 制，将调控安全性的微观手段引用到设计宏观装药结
            2   实验部分                                             构，利用 3D 打印技术将 CL‑20、TATB 两种炸药体系复
                                                                 合成型，设计了图 1 所示三种 TATB/CL‑20 新型复合装
            2.1  试剂与仪器                                           药结构。这些结构中，TATB 在外层作为 CL‑20 的缓冲
                原料：微米级 ε‑CL‑20（粒度约 1 μm）、TATB（粒度                 物质，降低热点产生概率，可使这些装药结构在保持高
            约 1 μm），均为化工材料研究所提供；GAP，N‑100，工                      能量的同时具有高安全性。
            业级，黎明化工研究设计院有限责任公司；三氯甲烷，                                 图 1a是轴向多层结构，将高能敏感的 CL‑20炸药嵌
            二甲苯，分析纯，成都科隆化工有限公司。                                  入到钝感 TATB 炸药层中间，在保持高能量基础上，可以
                颗粒形貌分析：UItra55 型冷场发射扫描显微镜，                       提高安全性；图 1b 是径向多层结构，在敏感 CL‑20 炸
            加速电压 10 kV；发射电流 10 μA，德国 CarlzeissNTS
            GmbH。
            2.2  含能体系的制备
                将超细 ε‑CL‑20、TATB 粉末（尺寸均在 1 μm 左右）
            作为炸药成分，以 GAP，N‑100 作为黏结剂，三氯甲烷、
            二甲苯作为溶剂，混合后构成含能体系，配方如表 1 所
                                                      -1
            示。将混合物搅拌 20h，搅拌速率约 40 r·min ，使其
            混合均匀并能够进行打印。用自制的 3D 打印机将搅                             a.  axial direc‑  b.  radial direction  c.  axial and radi‑
            拌好的含能体系在玻璃片上由下至上，由内至外打印                                   tion                          al direction
            成型为装药结构，通过改变打印工艺参数，优化复合装                             图 1  三种复合装药结构示意图
            药结构。打印时使用 0.25 mm 与 0.5 mm 两种尺寸的                     Fig.1  schematic diagram of the three charge structures


            Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.11, 2019（931-935）  含能材料      www.energetic-materials.org.cn
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