Полимер-стружечных взрывчатого вещества , также называемый АТС или пластиковой связью взрывчатого вещества , представляет собой взрывчатое вещество , в котором взрывчатое порошок связаны друг с другом в виде матрицы с использованием небольших количеств (обычно 5-10% по массе) из синтетического полимера . PBX обычно используются для взрывоопасных 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, залитый в полистирол с диоктилфталатным пластификатором . Композиции октогена с тефлономсвязующие на основе были разработаны в 1960-х и 1970-х годах для снарядов орудий и для сейсмических экспериментов Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) [1], хотя последние эксперименты обычно упоминаются как с использованием гексанитростильбена (HNS). [2]
Возможные преимущества [ править ]
Взрывчатые вещества на полимерной связке имеют несколько потенциальных преимуществ:
- Если полимерная матрица представляет собой эластомер (каучукоподобный материал), он имеет тенденцию поглощать удары, что делает УАТС очень нечувствительной к случайной детонации и, следовательно, идеальной для нечувствительных боеприпасов .
- Из твердых полимеров можно получить очень жесткую АТС, сохраняющую точную конструктивную форму даже при серьезных нагрузках.
- Порошки PBX можно прессовать в определенную форму при комнатной температуре, когда литье обычно требует опасного плавления взрывчатого вещества. Прессование под высоким давлением позволяет достичь плотности материала, очень близкой к теоретической кристаллической плотности основного взрывчатого материала.
- Многие офисные АТС можно безопасно обрабатывать на станке, чтобы превращать твердые блоки в сложные трехмерные формы. Например, заготовке АТС при необходимости можно придать точную форму на токарном станке или станке с ЧПУ . Этот метод используется для изготовления взрывных линз, необходимых для современного ядерного оружия. [3]
Связующие [ править ]
Фторполимеры [ править ]
Фторполимеры выгодны в качестве связующих благодаря их высокой плотности (обеспечивающей высокую скорость детонации ) и инертным химическим свойствам (обеспечивающим длительную стабильность при хранении и низкое старение ). Они, однако , несколько ломкими, так как их стеклования температура при комнатной температуре или выше; это ограничивает их использование нечувствительными взрывчатыми веществами (например, TATB ), хрупкость которых не оказывает отрицательного воздействия на безопасность. Их также сложно обрабатывать. [4]
Эластомеры [ править ]
Эластомеры должны использоваться с более механически чувствительными взрывчатыми веществами, например октогеном . 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 полимеры каучука чувствительны к старению, в основном под действием свободных радикалов и гидролиза связей следами водяного пара. Для этих целей широко используются каучуки, такие как эстан или полибутадиен с концевыми гидроксильными группами (HTPB). Силиконовые каучуки и термопластичные полиуретанытакже используются. [4]
Фторэластомеры , например витон , сочетают в себе преимущества обоих.
Энергетические полимеры [ править ]
Энергетические полимеры (например, нитро- или азидопроизводные полимеров) можно использовать в качестве связующего для увеличения взрывной силы по сравнению с инертными связующими. Также можно использовать энергетические пластификаторы . Добавление пластификатора снижает чувствительность взрывчатого вещества и улучшает его технологичность. [1]
Оскорбления (потенциально взрывоопасные ингибиторы) [ править ]
На взрывоопасные свойства могут повлиять механические нагрузки или температура; такие убытки называются оскорблениями . Механизм теплового воздействия при низких температурах на взрывчатое вещество в первую очередь термомеханический, при более высоких температурах - в первую очередь термохимический.
Термомеханический [ править ]
Термомеханические механизмы включают в себя напряжения, вызванные тепловым расширением (а именно дифференциальное тепловое расширение, поскольку, как правило, задействованы температурные градиенты), плавление / замерзание или сублимацию / конденсацию компонентов и фазовые переходы кристаллов (например, переход октогена из бета-фазы в дельта-фазу при 175 ° C). ° C приводит к значительному изменению объема и вызывает обширное растрескивание его кристаллов).
Термохимический [ править ]
Термохимические изменения включают разложение взрывчатых веществ и связующих, потерю прочности связующего при его размягчении или плавлении или повышение жесткости связующего, если повышенная температура вызывает сшивание полимерных цепей. Изменения также могут значительно изменить пористость материала, увеличивая ее (разрушение кристаллов, испарение компонентов) или уменьшая ее (плавление компонентов). Распределение кристаллов по размерам также может быть изменено, например, путем созревания Оствальда.. Термохимическое разложение начинает происходить на неоднородностях кристаллов, например, на межзеренных границах раздела между зонами роста кристаллов, на поврежденных частях кристаллов или на границах раздела различных материалов (например, кристалл / связующее). Наличие дефектов в кристаллах (трещины, пустоты, включения растворителя ...) может повысить чувствительность взрывчатого вещества к механическим ударам. [4]
Некоторые примеры АТС [ править ]
| Имя | Взрывоопасные ингредиенты | Связующие ингредиенты | использование |
|---|---|---|---|
| EDC-29 | β- HMX 95% | 5% HTPB | Великобритания композиции [4] |
| EDC-37 | HMX / NC 91% | 9% полиуретановая резина | |
| LX-04-1 | Октоген 85% | Витон -А 15% | Высокая скорость; ядерное оружие ( W62 , W70 ) |
| LX-07-2 | Октоген 90% | Витон -А 10% | Высокая скорость; ядерное оружие ( W71 ) |
| LX-09-0 | Октоген 93% | BDNPA 4,6%; FEFO 2,4% | Высокая скорость; ядерное оружие ( W68 ). Склонен к порче и расслоению пластификатора и связующего . Вызвал серьезные проблемы с безопасностью. [3] |
| LX-09-1 | Октоген 93,3% | BDNPA 4,4%; FEFO 2.3% | |
| LX-10-0 | Октоген 95% | Витон -А 5% | Высокая скорость; ядерное оружие ( W68 (заменено LX-09), W70 , W79 , W82 ) |
| LX-10-1 | Октоген 94,5% | Витон -А 5,5% | |
| LX-11-0 | Октоген 80% | Витон -А 20% | Высокая скорость; ядерное оружие ( W71 ) |
| LX- 14-0 | Октоген 95,5% | Estane и 5702-Fl 4,5% | |
| LX-15 | HNS 95% | Кел-Ф 800 5% | |
| LX-16 | ТЭН 96% | FPC461 4% | FPC461 является винилхлорид : хлортрифторэтилен сополимер и его ответ на гамма - лучей было изучено. [5] |
| LX-17-0 | ТАТБ 92,5% | Кел-Ф 800 7,5% | Быстродействующий, нечувствительный ; ядерное оружие ( B83 , W84 , W87 , W89 ) |
| АТС 9007 | RDX 90% | Полистирол 9,1%; ДОП 0,5%; канифоль 0,4% | |
| АТС 9010 | RDX 90% | Кел-Ф 3700 10% | Высокая скорость; ядерное оружие ( W50 , B43 ) |
| АТС 9011 | Октоген 90% | Estane и 5703-Fl 10% | Высокая скорость; ядерное оружие ( модификации B57 1 и 2) |
| АТС 9205 | Гексоген 92% | Полистирол 6%; ДОП 2% | Создан в 1947 году в Лос-Аламосе, позже получил обозначение PBX 9205. [6] |
| АТС 9404 | Октоген 94% | NC 3%; CEF 3% | Высокая скорость; ядерное оружие , широко используемое ( B43 , W48 , W50 , W55 , W56 , B57 mod 2, B61 mods 0, 1, 2, 5, W69 ). Серьезные проблемы безопасности, связанные со старением и разложением нитроцеллюлозного связующего. [7] |
| АТС 9407 | Гексоген 94% | FPC461 6% | |
| АТС 9501 | Октоген 95% | Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5% | Высокая скорость; ядерное оружие ( W76 , W78 , W88 ). Один из наиболее изученных составов бризантных взрывчатых веществ. [4] |
| PBS 9501 | - | Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5%; просеянный белый сахар 95% | инертный имитатор механических свойств PBX 9501 [4] |
| АТС 9502 | ТАТБ 95% | Кел-Ф 800 5% | Быстродействующий, нечувствительный ; принципал в последних США ядерного оружия ( B61 модов 3, 4, 6-10, W80 , W85 , B90 , W91 ), backfitted к более ранней боеголовке заменить менее безопасные взрывчатые вещества. |
| АТС 9503 | ТАТБ 80%; Октоген 15% | Кел-Ф 800 5% | |
| АТС 9604 | RDX 96% | Кел-Ф 800 4% | |
| PBXN- 103 | Торпеды Mk-48 | ||
| PBXN-106 | Гексоген 75% | полиэтиленгликоль / связующее BDNPA-F | Морские снаряды |
| PBXN-107 | RDX 86% | полиакрилатное связующее | Ракеты BGM-109 Tomahawk |
| PBXN- 109 | Гексоген 64%, алюминий 20% и связующее 16% | HTPB, DOA (диоктиладипат) и IPDI (изофорондиизоцианат) | |
| PBXN- 110 | Октоген 88% | ||
| PBXN- 111 | Гексоген 20%, AP 43%, алюминий 25% | ||
| АТСН-3 | RDX 85% | Нейлон | Ракета AIM-9X Sidewinder |
| АТСН-5 | Октоген 95% | фторэластомер 5% | Морские снаряды |
| АТСН-9 | Октоген 92% | HYTEMP 4454 2%, диизооктиладипат (DOA) 6% | Разные |
| X-0242 | Октоген 92% | полимер 8% | |
| XTX 8003 | ТЭН 80% | Sylgard 182 ( силиконовый каучук ) 20% | Высокоскоростной, экструдируемый; ядерное оружие ( W68 , W76 ) |
Ссылки [ править ]
- ^ a b Ахаван, Жаклин (01.01.2004). Химия взрывчатых веществ (2-е изд.). ISBN 978-0-85404-640-9.
- ^ Джеймс Бейтс; WWLauderdale; Гарольд Кернаган (апрель 1979 г.). «Отчет о завершении ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package)» (pdf-8.81 mb) . НАСА - Управление научно-технической информации . Проверено 29 июня 2014 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ a b Кэри Сублетт (1999-02-20). «4.1.6.2.2.5 Взрывчатые вещества» . 4. Разработка и проектирование ядерного оружия: 4.1 Элементы конструкции оружия деления . Проверено 8 февраля 2010 .
- ^ Б с д е е Blaine Asay, ред. (2009). Безударное инициирование взрывчатых веществ . Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-88089-9.
- ^ Сара С. Чинн; Томас С. Уилсон; Роберт С. Максвелл (март 2006 г.). «Анализ радиационно-индуцированной деградации фторполимеров FPC-461 с помощью многоядерного ЯМР при переменной температуре» (PDF) . Разложение и стабильность полимеров . 91 (3): 541–547. DOI : 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.058 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Андерс В. Лундберг. «Взрывчатые вещества в наблюдении за запасами указывают на постоянство» (PDF) . Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (LLNL).
- ^ Кинетика старения PBX 9404 Алан К. Бернхамн; Лоуренс Э. Фрид. LLNL, Несекретный, 2007-04-24 (pdf)
- 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.
