摘要
导爆索是以猛炸药为药芯，配以柔性金属、纤维、塑料等材料为壳体的柔性火工品，可以实现中远距离传播爆轰波，且其传播定向性、可靠性好且比较稳定，在航空航天、武器弹药、民用爆破领域中应用范围广泛。微型化是导爆索的重要发展方向之一，如何实现微型导爆索的快速组装成型是当前急需研究的课题。本文针对微型导爆索特点和性能要求，设计了兼具微尺度传爆特性和与微挤出工艺兼容性的芯药和壳体打印材料配方，借助同轴打印技术实现了导爆索芯壳一体化成型，并对导爆索的成型效果和传爆性能等进行了测试，具体内容如下： （1）根据炸药能量性能和传爆性能，对主体炸药组分进行了筛选，确定主体含能材料为CL-20。以微型导爆索特点和性能要求为指标对芯药配方粘结体系种类进行了筛选，确定了本实验分别采用端羟基聚丁二烯（HTPB）作为粘结体系的热固化粘结剂，采用甲苯-2，4-二异氰酸酯（TDI）作为粘结体系的固化剂，采用三苯基铋（TPB）作为粘结体系的固化催化剂。优化了含能油墨配方的粘结剂体系，利用Materials Studio 20软件建立了HTPB-TDI交联体系的分子动力学模型，通过分子动力学模拟和流变测试研究R值（m（NCO）/m（OH））影响HTPB基热固化粘合剂的流变性，确定热固化粘结体系R 值为 1.2。通过研究主体炸药含量对含能油墨流变性能的影响，确定了主体炸药的含量为90 %。综上，优化配方的各组分配比为90wt%:8.29 wt%:1.66 wt%:0.05 wt%。 （2）根据微型导爆索对外壳材料快速成型要求，选择光固化粘结剂作为导爆索壳体，在分析光固化成型机理的基础上，从固化速率、耐磨损性、韧性、可降解性和成本等几个方面对光固化粘结剂进行了筛选，研究了组分配比和固化速率的关系规律，优化出光固化粘结体系配方：47.5 wt%改性丙烯酸酯304、47.5 wt% HDDA、5 wt% TPO。 （3）采用同轴打印技术将两种油墨材料进行了协同打印成型，制备亚毫米装药尺寸的导爆索。建立了5因素3水平L18（35）正交试验对打印成型工艺进行了优化，所得优化工艺参数为：喷头挤出速度2mm/s, 针筒温度55℃，挤出比例9：1，基板温度55℃，针头高度2cm。选用硬度计、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对微型导爆索试样的固化过程、固化样品的结构、形貌和转晶情况进行了测量分析；此外，表征了成型后微型导爆索的安全性能和爆轰性能等方面。表征显示：微型导爆索固化速率快、成型效果好，外径为 1mm，内径为 0.8mm。测试样品表面光滑平整，含能材料及粘结剂均匀分布， CL-20晶型仍为ε型。油墨成型样品活化能由169.26 kJ·mol-1提高到220.33 kJ·mol-1，热爆炸临界温度降低了15℃，临界撞击能量由1.5J提高到9.5J,临界摩擦力由96N提高到360N。成型的微型导爆索能够可靠传爆，实测爆速为6166 m·s-1。
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