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1、硕士论文 新型高能发射药表面处理技术研究 摘要 m 1 1 1 1 1 111 11 11I II II I IIII Y 2 0 6 2 2 9 0 为了改善叠氮硝胺发射药( D A 药) 的初始燃气生成规律，改善其应用性能，本论 文在1 ，3 偶极环加成反应原理的基础上提出了新的表面钝感处理方法，即采用端炔基化 合物作为钝感剂前躯体，与叠氮硝胺反应生成聚三唑大分子，从而在降低D A 药初始燃 气生成速率和实现渐增性燃烧效果的同时确保钝感药良好的长储稳定性能。 以均苯三甲酸和丙炔醇为原料，采用酰氯化法制备了l ，3 ，5 苯三甲酸三炔丙酯 ( T P B C ) ，并使用高效液相色谱、红外光
2、谱和核磁共振对其纯度和结构进行了表征。 以T P B C 为钝感剂，采用转鼓钝感工艺对D A 药进行表面处理，并以传统的小分子物质 邻苯二甲酸二丁酯( D B P ) 和高分子物质聚己二酸丙二醇酯( P P A ) 作对比钝感剂，研 究了钝感D A 药的燃烧性能和长储稳定性。结果表明，采用D B P 钝感的D A 药在常温 下放置3 个月后燃烧性能就发生了很大的变化，采用P P A 钝感的D A 药在5 0 下长储 3 个月后钝感剂也发生了明显的迁移，因此D B P 和P P A 都不能用作D A 药的钝感剂。 采用T P B C 钝感的D A 药，起始燃烧活度从未钝感D A 药的6 3 (
3、M P a * s ) d 降到 3 3 ( M P a * s ) ，有效地降低了初始燃气生成速率：最大燃烧活度处的相对压力为0 4 9 8 ， 燃烧渐增性系数P i 为0 1 2 8 ( 未钝感D A 药的B 为0 1 7 6 ) ，具有明显的渐增性燃烧效 果；在常温和5 0 。C 下长储3 个月后，初始燃烧活度基本不变，仅在燃烧中后期活度稍 有降低，具有良好的长储稳定性能。 以三乙醇胺为原料，I P D I 为桥联剂，丙炔醇为封端剂，成功地合成了端炔基三乙醇 胺( A T T E A ) 。以A T T E A 为钝感剂，采用转鼓钝感工艺对D A 药进行表面处理，结果 表明：A T T
4、E A 对D A 药具有很好的钝感阻燃效果，初始燃烧活度仅为1 5 ( M P a * s ) “ 1 左右； D A - A T T E A 发射药具有较好的渐增性燃烧效果，其最大燃烧活度对应的相对压力如为 0 4 0 6 ，燃烧渐增性系数P i 为0 7 5 4 ；热加速老化实验也表明D A A T T E A 发射药具有较 好的长储稳定性能。 论文研究结果表明，1 ，3 。偶极环加成反应原理在叠氮硝胺发射药表面处理技术中具 有广阔的应用前景，该方法值得深入研究。 关键词：叠氮硝胺发射药，表面处理，燃烧性能，长储稳定性能，1 , 3 偶极环加成 A b s t r a c t 硕士论文 A
5、 b s t r a c t T oi m p r o v et h ei n i t i a lb u r n i n gg a sg e n e r a t i n gr e g u l a t i o na n da p p l i c a t i o np r o p e r t i e so f a z i d o n i t r a m i n ep r o p e l l a n t A - p r o p e l l a n t ) ，an o v e ls u r f a c em o d i f i c a t i o nm e t h o dw a s p r o p o
6、 s e d i nt h i s p a p e rb a s e d o nt h e 1 ，3 一d i p o l a rc y c l o a d d i t i o n r e a c t i o n Am u l t i p l e a c e t y l e n e - t e r m i n a t e dc o m p o u n dW a si n t r o d u c e da st h ed e t e r r e n tp r e c u r s o r , i tr e a c t e dw i t h a z i d o n i t r a m i n em
7、o n o m e rt of o r mp o l y t r i a z o l en e t w o r k , S Ot h a tf o ro n ea s p e c tt h ei n i t i a l b u r n i n gg a sg e n e r a t i n gr a t er e d u c e da n dt h ee f f e c to fp r o g r e s s i v eb u r n i n gW a sf u l f i l l e d ，a n d t h eo t h e ra s p e c tt h el o n g s t o r
8、 a g es t a b i l i t yo ft h ed e t e r r e dp r o p e l l a n tW a sa s s u r e d T r i p r o p a r g y ll ，3 ，5 - b e n z e n e t r i c a r b o x y l a t e ( T P B C ) W a sp r e p a r e db yt w os t e p sw i t ht h e r a wm a t e r i a l so f1 ，3 ，5 一b e n z e n e t r i c a r b o x y la c i da n
9、 dp r o p a r g y la l c o h o l ，a n di t sp u r i t ya n d s t r u c t u r ew a sc h a r a c t e r i z e db yH P L C ，F T I Ra n d1 H N M R T P B CW a su s e da sad e t e r r e n t ，a n d t h eo t h e rt w od e t e r r e n t sD B P ( d i b u t y lp h t h a l a t e ) a n dP P A ( p o l y ( 1 ，2 p r
10、 o p y l e n eg l y c o la d i p a t e ) ) w e r eu s e da st h ec o m p a r a t i v eo n e s ，D A p r o p e l l a n tw a sm o d i f i e db yr o t a t i n g - d r u mt e c h n i q u e t oi n v e s t i g a t et h e i rc o m b u s t i o np r o p e r t ya n dl o n g s t o r a g es t a b i l i t y T h e
11、r e s u l t ss h o w e d ，t h e c o m b u s t i o np r o p e r t yo fD A - p r o p e l l a n td e t e r r e db yD B Pc h a n g e dal o tH e rs t o r e df o r3 m o n t h su n d e rr o o mt e m p e r a t u r e ，a n dt h e d e t e r r e n to fD A - p r o p e l l a n td e t e r r e db yP P A m i g r a t
12、 e do b v i o u s l ya f t e rs t o r e df o r3m o n t h su n d e r5 0 0 C ，S OD B P a n dP P Ac o u l dn o tb eu s e d a st h ed e t e r r e n tf o rD A p r o p e l l a n t F o rD A p r o p e l l a n td e t e r r e db yT P B C ，t h ei n i t i a lb u r n i n g a c t i v i t yr e d u c e df r o m6 3
13、( M P a s ) o fu n d e t e r r e dD A p r o p e l l a n tt o3 3 ( M P a s ) q , i n d i c a t i n g t h a tt h ei n i t i a lb u r n i n gg a sg e n e r a t i n gr a t ew a sr e d u c e do b v i o u s l y ；t h er e l a t i v ep r e s s u r eB ma t t h em a x i m u m b u r n i n ga c t i v i t yW a s
14、0 4 9 8 ，t h eb u r n i n gp r o g r e s s i v i t yi n d e xP iW a s0 12 8 ( P io f u n d e t e r r e dD A p r o p e l l a n tW a s 一0 17 6 ) ，d e m o n s t r a t i n gt h ee f f e c to fo b v i o u sp r o g r e s s i v e b u r n i n g ；t h ei n i t i a lb u r n i n ga c t i v i t yc h a n g e dl i
15、 t t l ea f t e rs t o r e d f o r3m o n t h su n d e rr o o m t e m p e r a t u r ea n d5 0 0 C ，a n dt h eb u r n i n ga c t i v i t yr e d u c e dal i t t l ej u s td u r i n gt h em i d d l ea n dl a t e b u r n i n gp r o c e s s ，s h o w i n ge x c e l l e n tl o n g - s t o r a g es t a b i l
16、 i t y A c e t y l e n e - t e r m i n a t e dt r i e t h y l o l a m i n e ( A T T E A ) w a ss y n t h e s i z e ds u c c e s s f u l l yf r o m r a wm a t e r i a lt r i e t h y l o l a m i n e ，b r i d g ea g e n tI P D Ia n dc a p p i n ga g e n tp r o p a r g y la l c o h 0 1 A T T E Aw a su s
17、 e da st h ed e t e r r e n t ，D A p r o p e l l a n tw a sm o d i f i e db yr o t a t i n g d r u m t e c h n i q u e ，t h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l t si n d i c a t e d ：A T T E As h o w e dg o o de f f e c to fd e t e r r i n g f o r D A - p r o p e l l a n t ，i t s i n i t i a l b u r
18、n i n ga c t i v i t y w a sj u s ta b o u t 1 5 ( M P a 宰s ) 叱； D A p r o p e l l a n td e t e r r e db yA T T E A h a de x c e l l e n te f f e c to fp r o g r e s s i v eb u r n i n g ，i t sr e l a t i v e p r e s s u r eB ma tt h em a x i m u mb u r n i n ga c t i v i t yW a s0 4 0 6 ，a n di t s
19、b u r n i n gp r o g r e s s i v i t yi n d e x H 1 1 1 I V 主要符号表 1 5 二叠氮基3 硝基氮杂戊烷 均苯三甲酸三炔丙酯 邻苯二甲酸二甲酯 聚己二酸丙二醇酯 三乙醇胺 丙炔醇 异佛尔酮二异氰酸酯 端炔基三乙醇胺 燃气生成猛度 相对燃烧质量 燃烧活度 相对压力在0 “ - - 0 1 之间所对应的燃烧活度的平均值 相对压力在0 1 以后所对应的最大燃烧活度值 相对压力 最大燃烧活度值所对应的相对压力 燃烧渐增性系数，即三m 对三。的相对增量 燃烧压力 燃烧时间 燃烧压力从I O M P a 到“i ”M P a 所需要的时间 燃尽时
20、间 一一哪瞅吼队眦一厂 妒三厶k B B p r 矗氏 硕士论文新型高能发射药表面处理技术研究 目录 摘要I A b s t r a c t I I 主要符号表I V 目录1 0 r 1 弓I 言1 1 1 课题研究的背景及意义2 1 2 国内外研究现状3 1 2 1 钝感剂的选择3 1 2 2 钝感工艺。7 1 2 3 钝感剂扩散机理。7 1 2 4 钝感剂的检测方法9 1 2 5 钝感发射药的性能表征。l o 1 3 本论文的主要研究内容。12 2 钝感剂的设计、合成、表征和反应活性研究1 4 2 1 钝感剂的设计1 4 2 2 钝感剂的合成1 5 2 2 1 实验试剂和仪器1 5 2 2
21、 2 合成实验方法1 6 2 3 钝感剂的表征。1 7 2 3 1 纯度分析1 7 2 3 2 红外分析1 7 2 3 3 氢核磁共振分析1 9 2 3 4 热行为分析2 0 2 4 钝感剂的反应活性研究2 l 2 5 本章小结2 3 3 钝感实验研究2 4 3 1 实验原料和设备2 4 3 2 钝感实验方法2 4 3 3 钝感药的性能表征。2 5 3 3 1 燃烧性能2 5 3 3 2 点火性能3 1 V 目录 硕士论文 3 3 3 长储稳定性能3 2 3 3 4 化学相容性4 0 3 4 本章小结4 3 4 端炔基三乙醇胺用作钝感剂的探索性研究4 5 4 1 实验原料和仪器4 5 4 2
22、实验部分4 6 4 2 1 端炔基三乙醇胺( A T T E A ) 的合成4 6 4 2 3 端炔基三乙醇胺( A T T E A ) 用于D A 药的钝感实验研究4 7 4 3 结果与讨论4 7 4 3 1 红外分析4 7 4 3 2 燃烧性能4 8 4 3 3 长储稳定性能4 9 4 4 本章小结= _ 。5 0 5 结论与展望5 1 致谢。5 3 参考文献5 4 V I 硕士论文新型高能发射药表面处理技术研究 1 引言 发射药在身管武器( 枪、炮) 中燃烧，产生大量高温高压气体，推动弹丸前进，使 其具有一定的炮口初速，将战斗部投送至既定地点，从而有效地攻击目标。增加炮口动 能可以提高武
23、器的杀伤力：一方面，炮口动能的提高可以增大武器的射程，使武器在不 转移阵地的情况下进行大纵深的火力支援；另一方面，弹丸初速越高，弹丸飞行到目标 的时间就越短，同时由于弹道低伸，能改善对目标、特别是运动目标的命中概率1 埘。因 此，提高炮口动能是火药装药技术研究的重要目标，而发展高初速武器也是各国武装其 军事力量的重要方面。 由经典内弹道理论1 翔可知，弹丸在武器身管中的运动方程为： 测= 缈记1 ， 式中，P 是弹后空间的平均压力。事实上严格地说，弹丸是在弹底压力内作用下运动的， 由于 一P ：旦 p d仍 式中，9 l 是仅考虑弹丸旋转和摩擦两种次要功的计算系数。于是 甄出= 仍朋访 对上式
24、两端积分得： 芎1 鲲聊傍= I 印。万鲲聊吒2 土。s 仇山 从上式可以看出，在不考虑弹丸质量和身管结构等因素情况下，仅从火药装药的角 度分析，影响炮E 1 动能的因素是积分值I = 【8P 。邯，该值实际上表示了p z 曲线下的面 积。因此，增加p ，曲线下的面积，就可以提高炮口动能。显然，就火药装药本身而言， 有两条途径可以增加炮口动能：( 1 ) 增加装药量或提高发射药火药力，从而提高装药总 能量，使p ，曲线整体上移来提高弹丸的初速；( 2 ) 改善发射药的燃烧气体生成规律， 使发射药能量按一定的程序释放，在最大压力附近形成“压力平台“ ，即适当调整p ， 曲线的行走趋势，使其在最大
25、压力附近的曲线尽可能平缓些，增大p ，曲线下的面积， 从而提高弹丸的初速。 但是随着装药总能量的提高，最大膛压厶将增大，对武器身管的强度要求也会增 大，而且高膛压火炮在低温下使用时，发射药易碎裂而造成膛炸事故；而通过改变发射 药燃烧气体生成规律的方法，使其具有渐增性燃烧性能，可以在不增加最大膛压的情况 1 引言 硕士论文 下，提高弹丸初速，增加内弹道效率。 有三条途径可以实现发射药渐增性燃烧：( 1 ) 以化学组分的变化来改善发射药燃 速的变化，实现燃速渐增性燃烧；( 2 ) 发射药在燃烧过程中逐渐增加燃面，实现燃面 渐增性燃烧；( 3 ) 变燃速发射药技术1 3 1 。采用包覆钝感技术，在发
26、射药基体表面或表层 引入非含能或含能量较低的物质，实现发射药燃速渐增性燃烧；多孔火药和按序分裂杆 状药装药( P S S ) 4 1 是实现燃面渐增性燃烧的有效技术途经；变燃速发射药【5 6 J 是指内层 采用高燃速发射药，外层采用低燃速发射药，从而实现变燃速的目的，实验结果表明， 两层结构的变燃速发射药在燃烧过程中能量程序释放，表现出很好的渐增性燃烧效果。 上述三条途径既可以单独使用，也可以相互配合使用，如对多孔( 7 孔、1 9 孔) 火 药进行表面包覆钝感处理，使钝感剂在发射药表面形成浓度梯度分布，从而改善其燃烧 性能，实现渐增性燃烧的效果，增大弹丸初速，提高装药应用的内弹道效率。这也是
27、现 在最行之有效的实现发射药渐增性燃烧效果的方法之一。 1 1 课题研究的背景及意义 叠氮硝胺发射药( 以下简称D A 发射药，或D A 药) 作为一种高能低烧蚀发射药， 是我国研制成功的综合性能优良的新型发射药，适用于小口径速射武器和大口径压制兵 器，具有良好的应用前景【7 ，8 1 。它引入新材料1 ，5 - 二叠氮基3 - 硝基3 氮杂戊烷( D I A N P ) ， 与硝化甘油组成混合含能增塑剂，使发射药具有能量高、燃速高、爆温低、烧蚀性小、 化学安定性好以及工艺适应性强等特点【7 ，8 】。但在高装填密度、底部点火装药条件下， D A 药因其初始燃气生成速率较大而容易产生大的压力波
28、，引起膛内压力反常升高，轻 则影响到发射药内弹道性能的稳定性，重则导致弹丸早炸、引信失灵以及严重的膛炸事 故。 众所周知，表面处理能有效地改善发射药的燃烧性能。经表面处理的D A 药，不仅 可以获得渐增性燃烧的效果，增加炮口动能，提高其装药应用的内弹道效率，还可以解 决D A 药在高装填密度、底部点火装药条件下的安全应用问题。 对发射药进行表面处理的技术开始于2 0 世纪4 0 年代，现在该技术已经成熟地应用 于单基药和低增塑剂含量( 训： 3 5 ) ，现有的表面钝感处理剂已经不再适用。关键问题是 对于高增塑剂含量发射药，无法解决钝感剂的渗透性和抗迁移性之间的矛盾：小分子钝 感剂的渗透性较好
29、，能够很容易地渗透到发射药表层形成所需的浓度梯度分布，但是在 长期储存过程中也很容易发生迁移，改变钝感剂的原始分布状态，影响弹道的稳定性； 高分子钝感剂在长期储存中的抗迁移性较好，但是其渗透性较差，很难渗透到发射药表 层形成所需的浓度梯度分布，因此也就不具有渐增性燃烧的效果。因此，有必要开发新 的钝感剂及其钝感工艺来满足改善高能发射药燃烧性能的需要，充分发挥D A 药本身具 2 硕士论文 新型高能发射药表面处理技术研究 有的特点和优点。 1 2 国内外研究现状 表面处理技术是指将表面处理剂( 通常称为钝感剂) 渗入或包覆在发射药表层，形 成由外向内浓度逐渐减小的梯度分布，使其在燃烧过程中燃速逐
30、渐增大，最终表现为渐 增性燃烧的效果。表面处理通常有两种方法：表面渗透( 钝感) 和表面包覆，其中包覆 技术主要适用于大口径武器用大颗粒发射药的表面处理，钝感技术的适用面更宽一些 1 9 , 1 0 1 。枪炮用发射药的钝感处理技术是从1 9 4 3 年J O H i r s c h f e l d e r 的计算开始的，计算发 现，将钝感处理过的单孔药粒与球形药混合，可较大幅度地提高弹丸的初速【1 1 1 。 经钝感处理的发射药具有以下性能优势【l l 】：( 1 ) 高燃速渐增性，在保持最大压力不 变的条件下通过提高装药的燃速渐增性来有效地提高身管武器的炮口速度，而不需要增 加药室内的能量
31、密度，因此不会带来诸如点火困难、烧蚀大等麻烦，所以极具吸引力； ( 2 ) 低装药温度系数，降低发射药装药的温度系数，可以充分利用身管强度，提高武器 系统常温膛压水平，提高炮口速度；( 3 ) 低烧蚀性，发射药爆温是影响发射药烧蚀性的 主要因素，钝感剂大多为低爆温的非含能材料，这些材料的加入有利于降低发射药的爆 温，从而降低对火炮的烧蚀性。 用于改善发射药燃烧性能的钝感技术受到各个国家的重视，从2 0 世纪4 0 年代开始 研究至今，该技术有了很大的进展。我国的专家学者在钝感技术上也取得了让人满意的 成果，他们提出的深钝感技术有效地解决了钝感剂在药粒表层的迁移问题，使钝感发射 药兼具渐增性燃烧
32、和装药低温度系数的特点。 发射药表面钝感处理技术的核心是钝感剂的选择和钝感工艺的优化；另外，钝感剂 扩散机理的研究、钝感剂的检测方法以及钝感发射药的性能表征等也是钝感技术需要考 虑的内容。 1 2 1 钝感剂的选择 发射药的表面处理剂是能够减缓发射药燃烧速率的物质。选择钝感剂时首先要考虑 的是发射药组分与钝感剂的物理化学相容性。不同组分的发射药所能接受的钝感剂也是 不一样的，如弱碱性的二苯胺可以用作单基药的钝感剂，但二苯胺不利于双基药的长储 稳定性；其次要考虑的是钝感发射药的燃烧性能，即使用钝感剂后，要保证在发射药能 量稍微下降的情况下，必须极大地改善钝感发射药的燃烧性能。上述两个因素可以看成
33、 是选择钝感剂的两个原则，具体化为以下几个特征：( 1 ) 能减缓发射药的燃烧速率；( 2 ) 与发射药本体的物理化学相容性好，不易挥发，不恶化发射药的物理化学安定性；( 3 ) 有足够数量的钝感剂可渗透到发射药的表层，形成所需要的浓度梯度分布；( 4 ) 钝感层 在储存过程中有良好的稳定性；( 5 ) 钝感层点火性能良好【l 引。 l 引言 硕士论文 1 2 1 1 无机钝感剂 二氧化钛( T i 0 2 ) 是最常用的无机钝感剂。T i 0 2 是一种无机金属氧化物，作为燃烧 稳定剂和抗烧蚀材料已经应用于发射药中，同时又是一种良好的阻燃剂，起到延长点火 时间、减缓燃烧速度的作用【1 3 1
34、 ；而且T i 0 2 在包覆发射药中几乎没有迁移和渗透作用【1 4 】， 从而保证了钝感发射药的长储稳定性。 多层包覆的深钝感技术【1 5 , 1 6 】使用T i 0 2 作为钝感剂，用醇酮溶剂溶解硝化棉，配制 成含不同含量T i 0 2 钝感剂的本体胶包覆液，对药粒进行多层包覆，制得可控钝感深度 的包覆钝感药，1 0 0 H 反坦克炮的弹道实验结果表明，这种包覆药具有零梯度温度系数 的特点，能显著提高弹丸的炮口初速。但是这种包覆技术在包覆小粒药的过程中粘结严 重，影响药形。 丁锡【1 7 】提出的乳液包覆钝感技术是以1 2 7 制式单基药为研究对象，采用T i 0 2 作钝 感剂，配置了
35、悬浊包覆液，解决了小药粒包覆粘结问题，并分析了钝感剂浓度、粒度， 包覆层厚度以及短期贮存对悬浊包覆钝感发射药的燃烧性能的影响，结果表明：对于单 层悬浊液包覆，钝感层内钝感剂含量为3 0 以上时钝感效果明显，而对于多层悬浊液包 覆，钝感剂含量占包覆后发射药的7 以上时钝感效果明显；纳米级钝感剂的应用几乎 不影响多层悬浊液包覆钝感发射药的钝感效果；常温下的短期贮存对单层悬浊液包覆钝 感发射药的燃烧性能有影响，对多层悬浊液包覆钝感发射药影响不大。 应三九等【1 8 】采用T i 0 2 作钝感剂，对5 7 高单基发射药进行了表面处理，使用转鼓或 流化床多层喷涂制得钝感药粒，并分别进行了密闭爆发器实验
36、和某航炮射击实验，密闭 爆发器静态燃烧实验表明，表面处理后的发射药起始燃烧活性小、燃速低，呈现出较明 显的渐增性；某航炮弹道射击实验结果表明，经过表面处理的发射药具有良好的弹道性 能，与未处理的发射药混装，且适当增加装药量，可在保持最大膛压不变的情况下，使 弹丸初速提高2 8 。 1 2 1 2 有机小分子钝感剂 对发射药进行表面钝感处理技术研究最初是从单基药开始的，使用的钝感剂是有机 小分子钝感剂。经过几十年的发展，单基药的钝感处理技术日趋成熟，并且已经应用在 多种武器上。常用的单基药钝感剂有樟脑、二硝基甲苯( D N T ) 、甲基中定剂( C 2 ) 、 乙基中定剂( C 1 ) 、邻苯
37、二甲酸二丁酯( D B P ) 和邻苯二甲酸二苯酯( D P P ) 等【1 9 】。这 些小分子钝感剂能很好地渗透到药粒表层，形成由外到内浓度逐渐减小的梯度分布，而 且这些小分子钝感剂本身都是非含能材料或能量较低的材料，相对发射药而言具有一定 的阻燃能力，在发射药燃烧过程中可形成渐增性燃烧。 李利等2 0 】以单基药、双基药和硝铵药为研究对象，采用邻苯二甲酸二丁酯( D B P ) 和N A 2 ( 一种中等分子量的聚合物) 作钝感剂，经湿法钝感后制得样品形状为1 8 1 的 单孔柱状发射药，密闭爆发器实验结果表明两种钝感剂均降低了发射药在低压及中低压 4 硕士论文 新型高能发射药表面处理技
38、术研究 区的燃速，提高了发射药在中高压及高压区的燃速，从而使发射药燃烧呈现出明显的燃 速渐增性，但同时也增大了发射药燃烧的不稳定性，并使发射药的燃速压力指数上升。 陆安舫【2 l 】用含能钝感剂羟乙基丁硝胺硝酸酯( B u N E N A ) 对单基发射药和高能硝胺 发射药进行钝感处理，密闭爆发器实验和1 4 5 m m 机枪的初步射击试验结果表明，钝感 药有明显的增速效果，且不增大膛压；半年自然贮存后的射击实验还表明，适量B u N E N A 钝感的发射药具有良好的物理稳定性能。 球形药具有流散性好、装填密度大、烧蚀性小以及生产成本低等优点，但是其燃烧 减面性和难以制造大尺寸药的缺点限制了
39、它的广泛应用；后来发展了球扁药和大尺寸球 形药技术，并且采用邻苯二甲酸二丁酯( D B P ) 、乙基中定剂( C 1 ) 等钝感剂对其进行 表面处理，降低了火焰温度，改善了燃烧性能( 减面性) 和药厚均一性 2 2 , 2 3 1 。因此，球 形( 扁) 药已成为各国轻武器的主要装药，并已成功地使用在中、小口径武器和迫击炮 装药中。 熊立斌等【2 4 】研制了一种新型球扁钝感发射药，即添加K N 0 3 微粒形成微孔，并采用 D B P 作钝感剂，这种钝感方法可有效地改善单基球扁药的燃烧性能( 由于K N 0 3 的加入， 增加了药粒内层的燃烧表面积，从而使药粒内层的燃气生成速率有较大提高)
40、 ，弥补单 基球扁药的燃面渐减性，从而提高发射药气体的做功能力。 肖正刚等 2 5 1 采用D B P 作钝感剂，对大弧厚球扁药进行钝感处理来研究其在大口径 火炮高装填密度装药中的应用可行性，3 0 r a m 航炮射击试验表明，当钝感球扁药在装药 中的装填比例提高到一定程度时，与制式装药相比，初速增加了2 1 ，而最大膛压仅 增加4 且点火安全；1 0 0 H 高装填密度装药射击试验表明，大弧厚钝感球扁药的加入提 高了发射装药的装填密度，降低了最大膛压；与其它药型匹配装填后，可有效地提高初 速。 1 2 1 3 有机高分子钝感剂 用有机小分子钝感剂处理双基发射药时，发现在长期储存过程中，钝感
41、剂容易发生 迁移，严重影响弹道性能，因此发展了有机高分子钝感剂。 美国H e r c u l e s 公司将线形聚酯钝感剂( 分子量1 5 0 0 “ - - 3 0 0 0 0 ，熔点 3 5 ) 的双多基发射药，这些常用的钝感剂已经不再适用，其中最主要的问题是钝感剂和增塑 剂的双向迁移问题。虽然高分子钝感剂有很好的抗迁移性，但是它的可扩散性能差，不 容易渗透到发射药表层，形成所需要的浓度梯度分布。如何更好地解决钝感剂可扩散性 能和抗迁移性能之间的矛盾，关键在于钝感剂的选择和钝感工艺的优化。国内科研人员 对该类高能发射药做过一些研究【1 0 , 7 9 】，如1 9 9 5 年，李生慧采用D
42、 A 药硝基胍( 7 0 3 0 ) 或D A 药乙基纤维素( 9 0 1 0 ) 作包覆剂，对叠氮硝胺发射药进行了表面包覆处理，实 验结果表明，D A 药经包覆后，有效地降低了初始燃气生成速率，且钝感剂也不存在迁 移现象，但该研究只是涉及表面包覆技术，并未说明表面钝感技术在D A 药上的应用； 1 9 9 7 年，刘少武用中等分子量的聚酯对D A 药进行了钝感处理，结果表明，D A 药经聚 酯钝感之后，明显降低了其初始燃气生成速率，钝感D A 药在燃烧过程中表现出很好的 渐增性，但该研究只是对D A 药的燃烧性能做了初步的研究，对钝感D A 药的长储稳定 性、弹道性能等方面并未做进一步的研究
43、；1 9 9 9 年，郑林采用聚醋酸乙烯酯( P V A c ) 、 N 2 1 0 聚醚、二甲基二苯脲( C 2 ) 和聚乙二醇( P E G ) 等作钝感剂，对大品号D A 药进行 了干法钝感处理研究，结果表明C 2 和P E G 对D A 药具有较好的钝感效果，但研究中也 未涉及到长储稳定性方面；2 0 0 4 年，魏学涛等采用含能钝感剂与同质材料一起作为包覆 剂，对D A 药进行了表面包覆处理研究，结果表明，对D A 要进行表面包覆处理，可以 降低其初始燃气生成速率，使其获得渐增性燃烧的效果，另外还发现包覆剂的用量能够 显著影响包覆D A 药的燃烧性能，但该研究并不涉及表面钝感技术的应用，而且对包覆 D A 药也未做长储稳定性能的研究。 叠氮硝胺发射药作为一种新型的高能低烧蚀发射药，具有许多优点，有着广泛的应 用前景，但是其燃烧性能限制了它的应用。因此，有必要深入研究适合于D A 药的钝感 技术，重新设计钝感剂分子及其相关钝感工艺，制得满足性能要求的钝感D A 药，解决 其安全应用问题。 1 3 本论文的主要研究内容 本论文以叠氮硝胺发射药为研究对象，设计并合成新型钝感剂分子，采用转鼓钝感 工艺对其进行钝感，制备满足性能要求的钝感D A 药。钝感技术的核心是钝感剂的选择 和钝感工艺的优化