HMX的研究与应用

　　　　引言　　HMX是现有单质**中密度高、爆速高、爆压高的一种高能量**，并具有优良的耐热性能和贮存稳定性，自20世纪60年代以来，发展迅速。由于HMX具有良好的综合性能，可以用于制备高能量混合**、低易损性**、耐热**及高能推进剂等方面　　。以高聚物为粘结剂制造的含HMX的http://www.esuliao.com/ 塑料粘结**（PBX），压制成型后具有能量高、感度低的优点，在工业中的应用日益广泛。由于**属于危险品，常用的铆接、焊接、螺栓连接等方式都不适宜于**药柱的成型粘接。应用胶接工艺粘接的PBX**药柱，其重量轻，应力分布均匀，工艺温度低，效率高，可以制作各种形状的PBX药柱，可满足不同领域对**成型的质量要求，这对进一步拓宽PBX的应用领域，具有重要意义。　　由于粘接的质量与药柱粘接面的胶粘剂的性能有关，本文研究了蒸馏水和甲酰胺对药柱表面的润湿作用，并以此为基础计算了HMX塑料粘结**药柱的表面能。几种结构胶粘剂对药柱的粘接试验证明，结构胶粘剂对药柱表面都有一定的粘接强度，胶粘剂的种类、厚度对药柱的爆速有一定的影响。　　1实验　　1）试验样品：环氧树脂E-51；聚氨酯胶101；丙烯酸酯胶502；硅橡胶107；HMX塑料粘结药柱（本研究所压制）；甲酰胺，化学纯。　　2）接触角测试方法：将车床加工过的铝柱和药柱的端面用无水乙醇清洗，待溶剂挥发后，将测定液体滴于铝柱和药柱的端面上，用BY-82型接触角测定仪测定固-液间的接触角，测试温度为25℃，湿度为72.　　3）剪切强度测试方法：采用直径20mm×20mm的圆柱形药柱，用汽油清洗药柱的粘接表面，待溶剂挥发后，用胶粘剂对接药柱，每种胶粘剂粘接5个试样，用**材料试验机测试粘接样品的单剪强度，取平均值作为单剪强度。　　4）爆速测试方法：选取密度相同的药柱，经胶粘剂对接后作测试样品。利用爆轰产物的导电特性，在药柱两端安装电离式探针，用TDS520数字示波器测量冲击波经过粘接药柱的时间，把药柱长度除以冲击波经过粘接药柱的时间，得到冲击波在药柱中传播的平均速度。每种粘接药柱测5个样品，取平均值作为药柱的爆速。　　2结果与讨论　　2.1液体对药柱表面的润湿　　胶粘剂对药柱表面有良好的润湿作用，是形成高质量粘接的前提条件。如果药柱表面出现润湿不良的界面缺陷，则在缺陷的周围会发出应力集中的局部受力状态，降低药柱的粘接强度。为了解液体对药柱的润湿规律，分别测试了蒸馏水、甲酰胺、环氧树脂三种液体对药柱和铝柱的接触角（图略），这三种液体对HMX药柱的接触角依次分别为82°，32°，43°；对铝柱分别为63°，55°，46°。　　一般认为，液体与固体表面的接触角越小，润湿效果越好；当接触角大于90°时，液体对药柱表面润湿不良；接触角小于90°时，液体可以润湿药柱表面。三种液体对铝柱有较好的润湿作用，对药柱的润湿效果却差异较大，甲酰胺对药柱表面比铝表面有更好的润湿效果，水对PBX药柱的润湿较差，环氧树脂对药柱和铝柱表面润湿作用相近。这说明，液体对药柱的润湿取决于液体分子与药柱分子与药柱分子之间的相互作用大于或小于液体分子本身的作用力，也就是说，药柱和润湿它的液体之间，有一定的选择性。要得到高质量的粘接，必须选择与药柱相匹配的胶粘剂。　　2.2PBX药柱表面能的计算　　固体的表面张力是衡量**表面性能的重要参数，对研究胶粘剂对**的粘接作用有重要的参考价值。目前有滴重法、圆环法、悬滴法等多种方法测量液体的表面张力。固体的表面张力还不能通过直接测定的方法得到，但可以借助于与固体有关系的一些间接方法来推算。　　一般的无机固体，如常见金属及其氧化物、各种无机盐的表面约在500～5000mN/m的范围，属高能表面；计算出的药柱表面能小于10mN/m，属低能表面，必须选择表面张力低的胶粘剂，才能有好的润滑效果。　　2.3不同胶粘剂对药柱的粘接强度粘接强度反应了粘接件抵抗外力破坏作用的能力，是衡量胶粘剂质量的重要参数。由于药柱与胶粘剂的粘接接头要能传递一定的应力，需要选用强度高、耐热、耐介质、耐老化性能优良的结构胶粘剂。根据**一般在常温下进行粘接的要求，本文分别用环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯三种能够常温下固化的胶粘剂进行药柱粘接试验，测试了药柱粘接头的剪切强度。胶粘剂与PBX药柱的剪切强度。　　看出，环氧胶粘剂粘接药柱的剪切强度**高，固化时间适中；丙烯酸酯胶粘剂粘接的药柱也有较好的粘接强度，但固化时间较短，不利于粘接工艺操作；聚氨酯胶粘剂固化时间较长，剪切强度较低，主要是因为试验用的聚氨酯胶粘剂不属于高强度粘接剂品种的关系。　　2.4胶粘剂种类对**爆速的影响　　将**加工为直径20mm×20mm的圆柱形药柱，用汽油清洗药柱的粘接表面，待溶剂挥发后，分别用硅橡胶、环氧胶、聚氨酯胶、丙烯酸酯胶对接药柱，常温固化24h后，测试**的平均爆速（km/s）依次分别为8.686，8.697，8.698，8.707，以无胶粘剂的**柱为空白样品作比较，测得爆速8.711km/s.试验表明：胶粘剂层使**药柱形成了间断，当冲击波经过胶粘层时，会损失部分能量，传播速度降低。由于冲击波在不同材料中的传播速度不同，不同种类胶粘剂对药柱的爆速影响不同。比较而言，丙烯酸酯胶对药柱爆速的影响较小，硅橡胶对药柱爆速的影响较大。由于胶层厚度为0.01mm左右，不到药柱总长度的千分之一，因此，胶粘剂层对药柱的爆速影响不大。　　2.5胶粘剂厚度对爆速的影响　　胶粘剂的厚度是影响粘接强度的重要因素。胶层太薄，容易产生缺胶现象；胶层太厚，固化收缩和温度变化引起的胶层内应力大，造成粘接强度降低。可见，胶粘剂厚度有一个调节范围。为了解胶粘剂厚度对药柱爆速的影响规律，以不同厚度（0.02，0.26，0.6mm）的环氧胶对接直径20mm×20mm的圆柱形HMX药柱，常温固化后测得药柱的爆速分别为8.697，8.689，8.671km/s，试验表明，随着胶粘剂层的增厚，药柱的爆速降低。可见，只要满足粘接质量的要求，胶粘剂层越薄，对药柱的爆速影响越小。　　3结论　　1）PBS塑料粘结药柱表面能小于100mN/m，属低能表面，必须选择表面张力低的胶粘剂，才能有好的润湿和粘接效果。　　2）胶粘剂种类对HMX药柱粘接强度的影响较大，环氧胶粘剂对HMX药柱有较好的剪切强度。　　3）胶粘剂的种类和厚度对HMX药柱的爆速影响较小；随着胶粘剂层的增厚，药柱的爆速降低。　　　　 来源:http://www.esuliao.com/ypnew_view.asp?id=3859