Полимерное взрывчатое вещество
Взрывчатые вещества на полимерной связке , также называемые PBX или взрывчатые вещества на пластиковой связке , представляют собой взрывчатые материалы, в которых взрывчатый порошок связан в матрице с использованием небольших количеств (обычно 5–10% по весу) синтетического полимера . PBX обычно используются для взрывчатых материалов, которые нелегко расплавить в отливку или которые трудно сформировать иным образом.
PBX была впервые разработана в 1952 году в Лос-Аламосской национальной лаборатории как гексоген , внедренный в полистирол с диоктилфталат пластификатором . октогена Композиции со связующими на основе тефлона были разработаны в 1960-х и 1970-х годах для артиллерийских снарядов и пакета Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) , сейсмических экспериментов [1] хотя в последних экспериментах обычно упоминается использование гексанитростильбена (HNS). [2]
Потенциальные преимущества
[ редактировать ]Взрывчатые вещества на полимерной связке имеют ряд потенциальных преимуществ:
- Если полимерная матрица представляет собой эластомер (резиновый материал), она имеет тенденцию поглощать удары, что делает УАТС очень нечувствительной к случайной детонации и, следовательно, идеальной для нечувствительных боеприпасов .
- Твердые полимеры позволяют создавать УАТС, которые являются очень жесткими и сохраняют точную инженерную форму даже при серьезных нагрузках.
- Порошки ПБХ можно прессовать до желаемой формы при комнатной температуре; литье обычно требует опасного плавления взрывчатого вещества. Прессованием под высоким давлением можно добиться плотности материала, очень близкой к теоретической плотности кристаллов основного взрывчатого материала.
- Многие УАТС безопасны для машинной обработки; превращение твердых блоков в сложные трехмерные формы. Например, заготовке АТС можно точно придать форму на токарном станке или станке с ЧПУ . Эта технология используется для изготовления взрывных линз, необходимых для современного ядерного оружия. [3]
Связующие
[ редактировать ]Фторполимеры
[ редактировать ]Фторполимеры выгодны в качестве связующих благодаря их высокой плотности (обеспечивающей высокую скорость детонации ) и инертному химическому поведению (обеспечивающему стабильность при длительном хранении и низкое старение ). Они несколько хрупкие, так как температура их стеклования равна комнатной температуре или выше. Это ограничивает их использование нечувствительными взрывчатыми веществами (например, ТАТБ ), хрупкость которых не оказывает отрицательного воздействия на безопасность. Они также сложны в обработке. [4]
Эластомеры
[ редактировать ]Эластомеры необходимо использовать с более механически чувствительными взрывчатыми веществами, такими как октоген . Эластичность матрицы снижает чувствительность сыпучего материала к ударам и трению; их температура стеклования выбирается ниже нижней границы рабочего диапазона температур (обычно ниже -55 °C). Однако сшитые каучуковые полимеры чувствительны к старению, в основном под действием свободных радикалов и гидролиза связей следами водяного пара. каучуки, такие как эстан или полибутадиен с концевыми гидроксильными группами Для этих целей широко используются силиконовые каучуки и термопластичные полиуретаны . (HTPB). Также используются [4]
Фторэластомеры , например витон , сочетают в себе преимущества обоих.
Энергетические полимеры
[ редактировать ]Энергичные полимеры (например, нитро- или азидопроизводные полимеров) могут быть использованы в качестве связующего для повышения взрывной мощности по сравнению с инертными связующими. энергетические пластификаторы Также можно использовать . Добавление пластификатора снижает чувствительность взрывчатого вещества и улучшает его технологичность. [1]
Оскорбления (потенциальные взрывные ингибиторы)
[ редактировать ]На взрывоопасность могут влиять механические нагрузки или воздействие температуры; такие повреждения называются оскорблениями . Механизм термического воздействия на ВВ при низких температурах преимущественно термомеханический, при более высоких температурах — преимущественно термохимический.
Термомеханический
[ редактировать ]Термомеханические механизмы включают напряжения, вызванные тепловым расширением (а именно дифференциальным тепловым расширением, поскольку обычно возникают температурные градиенты), плавление/замораживание или сублимацию/конденсацию компонентов, а также фазовые переходы кристаллов (например, переход октогена из бета-фазы в дельта-фазу при 175°С). °C приводит к значительному изменению объема и вызывает обширное растрескивание кристаллов).
Термохимический
[ редактировать ]Термохимические изменения включают разложение взрывчатых веществ и связующих, потерю прочности связующего по мере его размягчения или плавления или затвердевание связующего, если повышенная температура вызывает сшивание полимерных цепей. Изменения также могут существенно изменить пористость материала, либо за счет ее увеличения (разрушение кристаллов, испарение компонентов), либо за счет ее уменьшения (плавление компонентов). Распределение кристаллов по размерам также может быть изменено, например, путем оствальдовского созревания . Термохимический распад начинает происходить на неоднородностях кристалла, например, на внутризеренных границах между зонами роста кристаллов, на поврежденных частях кристаллов или на границах раздела различных материалов (например, кристалл/связка). Наличие дефектов кристаллов (трещин, пустот, включений растворителя...) может повысить чувствительность взрывчатого вещества к механическим ударам. [4]
Несколько примеров АТС
[ редактировать ]| Имя | Взрывчатые ингредиенты | Инертные ингредиенты | Использование | |
|---|---|---|---|---|
| AFX-757 | гексоген 25%, перхлорат аммония 30%, алюминий 33% | HTPB 4,44%, диоктиладипат 6,56% | Используется в боеголовках для бомб JASSM , GBU-39 малого диаметра и аналогичного оружия. [5] Имеет высокий эквивалент ударной волны, в 1,39 раза больше, чем у композиции B , но низкую бризантность из-за низкого содержания взрывчатых веществ. [6] | [7] |
| EDC-8 | ТЭН 76% | РТВ силикон 24% | [8] | |
| EDC-28 | гексоген 94% | ФПК 461 6% | [9] | |
| EDC-29 | β- октоген 95% | ПВТП 5% | Великобритании Состав [4] | |
| EDC-32 | октоген 85% | 15% Витон А 15% | [9] | |
| EDC-37 | октоген 91%, НК 1% | К-10 жидкость 8% | [9] | |
| LX-04 | октоген 85% | Витон -А 15% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( W62 , W70 ) [9] | |
| LX-07 | октоген 90% | Витон -А 10% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( W71 ) [9] | |
| LX-08 | ТЭН 63,7% | Sylgard 182 ( силиконовый каучук ) 34,3%, 2% Cab-O-Sil | [10] | |
| LX-09-0 | октоген 93% | 2,2-динитропропилакрилат (пДНПА) 4,6%; ФЕФО 2,4% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( W68 ). Склонен к порче и расслоению пластификатора и связующего . Вызвал серьезные проблемы с безопасностью. ФЕФО представляет собой 1,1-[метиленбис(окси)]-бис-[2-фтор-2,2-динитроэтан], жидкое взрывчатое вещество. [3] | |
| LX-09-1 | октоген 93,3% | пДНПА 4,4%; ФЕФО 2,3% | ||
| ЛХ-10-0 | октоген 95% | Витон -А 5% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( W68 (заменил LX-09), W70 , W79 , W82 ) [9] | |
| ЛХ-10-1 | октоген 94,5% | Витон -А 5,5% | ||
| LX-11-0 | октоген 80% | Витон -Под 20% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( W71 ) | |
| ЛХ-14 -0 | октоген 95,5% | Эстан и 5702-Фл 4,5% | [9] | |
| ЛХ-15 | ХНС 95% | Экс-F 800 5% | ||
| ЛХ-16 | ТЭН 96% | ФПК461 4% | FPC461 представляет собой сополимер винилхлорида и хлортрифторэтилена , и его реакция на гамма-лучи была изучена. [11] | |
| LX-17-0 | ТАТБ 92,5% | Экс-F 800 7,5% | Высокоскоростной, нечувствительный ; ядерное оружие ( B83 , W84 , W87 , W89 ) | |
| АТС 9007 | гексоген 90% | Полистирол 9,1%; ДОФ 0,5%; канифоль 0,4% | [9] | |
| АТС 9010 | гексоген 90% | Экс-F 3700 10% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( W50 , B43 ) [9] | |
| АТС 9011 | октоген 90% | Эстан и 5703-Фл 10% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( B57 модификации 1 и 2) [9] | |
| АТС 9205 | гексоген 92% | Полистирол 6%; ДОП 2% | Создана в 1947 году в Лос-Аламосе, позже получила обозначение PBX 9205. [12] | |
| АТС 9404 | октоген 94%, НК 3% | Трис(b-хлорэтил)фосфат (CEF) 3% | Высокоскоростной; Ядерное оружие , широко используемое ( B43 , W48 , W50 , W55 , W56 , B57 mod 2, B61 mod 0, 1, 2, 5, W69 ). Серьезные проблемы безопасности связаны со старением и разложением нитроцеллюлозного связующего. [13] | |
| АТС 9407 | гексоген 94% | ФПК461 6% | [9] | |
| АТС 9501 | октоген 95%, БДНПА-Ф 2,5% | Эстане 2,5% | Высокоскоростной; ядерное оружие ( W76 , W78 , W88 ). Один из наиболее изученных взрывчатых составов. [4] БДНПА-Ф представляет собой смесь бис(2,2-динитропропил)ацеталя и бис(2,2-динитропропил)формалья в соотношении 1:1. [3] | |
| ПБС 9501 | - | Эстане 2,5%; БДНПА-Ф 2,5%; просеянный белый сахар 95% | Инертный имитатор механических свойств АТС 9501 [4] | |
| АТС 9502 | ТАТБ 95% | Экс-F 800 5% | Высокоскоростной, нечувствительный ; США является основным в недавнем ядерном оружии ( B61 mods 3, 4, 6–10, W80 , W85 , B90 , W91 ), адаптированном к более ранним боеголовкам для замены менее безопасных взрывчатых веществ. [9] | |
| АТС 9503 | ТАТБ 80%; октоген 15% | Экс-F 800 5% | Также известен как X-0351. [9] | |
| АТС 9604 | гексоген 96% | Экс-F 800 4% | ||
| УАТС-101 | октоген 82% | |||
| УАТС-102 | октоген 59%, алюминий 23% | |||
| АТС-103 | Перхлорат аммония (AP) 40%, Алюминий 27%, TMETN 23% | ТЭГДН 2,5% | Торпеды Мк 48 | |
| АТС-104 | октоген 70% | |||
| АТС-105 | RDX 7%, AP 49,8%, алюминий 25,8% | |||
| АТС-106 | гексоген 75% | полиэтиленгликоль/связующее вещество BDNPA-F | Морские снаряды | |
| АТС-107 | гексоген 86% | полиакрилатное связующее | BGM-109 Томагавк Ракеты | |
| УАТС-109 | гексоген 64%, алюминий 20% | HTPB, DOA (диоктиладипат) и IPDI (диизоцианат изофорона) | Используется в некоторых вариантах Mark 82 , Mark 83 и Mark 84 . бомб общего назначения [14] | |
| АТС-110 | октоген 88% | 5,4% полибутадиен, 5% изодецилпеларгонат | [15] | |
| АТС-111 | RDX 20%, AP 43%, алюминий 25% | |||
| PBXW-114 | октоген 78%, алюминий 10% | |||
| PBXW-115 | RDX 20%, AP 43%, алюминий 25% | |||
| АТС-1 | гексоген 68%, алюминий 20% | |||
| АТС-3 | гексоген 85% | Нейлон | Ракета AIM-9X Sidewinder | |
| АТС-4 | Диаминотринитробензол (ДАТБ) 94% | |||
| АТС-5 | октоген 95% | фторэластомер 5% | Морские снаряды | |
| АТС-6 | гексоген 95% | |||
| АТС-7 | гексоген 35%, ТАТБ 60% | |||
| АТС-9 | октоген 92% | HYTEMP 4454 2%, диизооктиладипат (DOA) 6% | ||
| ХТХ 8003 | ТЭН 80% | Sylgard 182 ( силиконовая резина ) 20% | Высокоскоростной, экструдируемый; ядерное оружие ( W68 , W76 ) | [15] |
| ХТХ 8004 | гексоген 80% | Sylgard 182 ( силиконовая резина ) 20% | [15] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Ахаван, Жаклин (1 января 2004 г.). Химия взрывчатых веществ (2-е изд.). Королевское химическое общество. ISBN 978-0-85404-640-9 . Архивировано из оригинала 15 февраля 2023 г. Проверено 13 декабря 2021 г.
- ^ Джеймс Р.Бейтс; WWЛодердейл; Гарольд Кернаган (апрель 1979 г.). «Отчет о прекращении работы ALSEP (Пакет экспериментов на лунной поверхности Аполлона)» (pdf-8,81 МБ) . НАСА-Управление научной и технической информации. Архивировано (PDF) из оригинала 13 января 2010 г. Проверено 29 июня 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с Кэри Сублетт (20 февраля 1999 г.). «4.1.6.2.2.5 Взрывчатые вещества» . 4. Разработка и проектирование ядерного оружия: 4.1 Элементы конструкции оружия деления . Проверено 8 февраля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Блейн Эсей, изд. (2009). Нешоковое инициирование взрывчатых веществ . Шпрингер Берлин Гейдельберг. ISBN 978-3-540-88089-9 .
- ^ . S2CID 115831591 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) ; Отсутствует или пусто|title=( помощь ) - ^ Колев, Стефан К.; Цонев, Цветомир Т. (2022). «Алюминированное взрывчатое вещество усиленного фугасного действия на основе полисилоксанового связующего». Метательные вещества, взрывчатые вещества, пиротехника . 47 (2). дои : 10.1002/преп.202100195 . S2CID 244902961 .
- ^ Патент США 6523477B1 , Джордж Брукс и Эрик Э. Роуч, «Нечувствительная боеголовка пенетратора с повышенными характеристиками», выдан 25 февраля 2003 г., передан корпорации Lockheed Martin.
- ^ Установка открытой детонации Технической зоны 36 — ДОПОЛНЕНИЕ 2-1 Отходы взрывчатых веществ, взорванные в Технической зоне 36 (PDF) (Отчет). Сентябрь 1999 г. с. 2. Архивировано (PDF) из оригинала 1 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м Техническая зона 36 Установка открытой детонации — ДОПОЛНЕНИЕ 2-1 Отходы взрывчатых веществ, взорванные в Технической зоне 36 , с. 2.
- ^ Х. К. Оцуки; Э. Иган-Макнил (май 1997 г.). План построения оценки рисков (отчет). Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. п. 6. UCRL-JC-127467. Архивировано из оригинала 29 сентября 2022 г.
- ^ Сара С. Чинн; Томас С. Уилсон; Роберт С. Максвелл (март 2006 г.). «Анализ радиационно-индуцированной деградации фторполимеров FPC-461 методом многоядерного ЯМР с переменной температурой» . Деградация и стабильность полимеров . 91 (3): 541–547. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2005.01.058 . Архивировано из оригинала 17 апреля 2022 г. Проверено 9 сентября 2019 г.
- ^ Андерс В. Лундберг. «Количество взрывчатых веществ при наблюдении за запасами указывает на постоянство» (PDF) . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса (LLNL). Архивировано (PDF) из оригинала 10 октября 2012 г. Проверено 2 марта 2014 г.
- ^ Кинетика старения АТС 9404. Архивировано 11 февраля 2017 г. в Wayback Machine Алан К. Бернхамн; Лоуренс Э. Фрид. LLNL, несекретно, 24 апреля 2007 г. (pdf)
- ^ Джейнс (26 июля 2022 г.), «Бомбы общего назначения Mk 80 (BLU-110/111/117/126/129)» , Janes Weapons: Air Launched , Колсдон , Суррей : Jane's Group UK Limited. , получено 29 мая 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с Техническая зона 36 Установка открытой детонации — ДОПОЛНЕНИЕ 2-1 Отходы взрывчатых веществ, взорванные в Технической зоне 36 , с. 3.
- Купер, Пол В. Разработка взрывчатых веществ . Нью-Йорк: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8 .
- Норрис, Роберт С., Ханс М. Кристенсен и Джошуа Хэндлер. «Семейство бомб B61» [ постоянная мертвая ссылка ] , http://thebulletin.org , Бюллетень ученых-атомщиков , январь/февраль 2003 г.