[发明专利]一种螺旋空心铝纤维储氢复合炸药及其制备方法

说明书

本发明公开了一种螺旋空心铝纤维储氢复合炸药及其制备方法，其特征在于，高能炸药中预置储存高压氢气的螺旋空心铝纤维，以提高炸药的爆轰性能。将外径1‑10mm，壁厚0.2‑1mm的空心铝纤维缠绕成螺旋状，螺旋空心铝纤维内径为5‑200mm，壁厚1‑10mm，层数为1‑20层，最外层螺旋空心铝纤维内部填充高能炸药，螺旋空心铝纤维一端使用密封套密封，另一端连接单向阀，待起爆前通过单向阀向空心铝纤维内部填充1‑20MPa高压氢气，即制得所述螺旋空心铝纤维储氢复合炸药。本发明所包含的螺旋空心铝纤维和其内部储存的高压氢气均是高能物质，高压氢气提升炸药峰值超压等参数10‑30％，螺旋空心铝纤维提升炸药能量输出10‑50％，螺旋空心铝纤维储氢复合炸药具有高爆压、高爆热和反应时间长等优点。

技术领域

本发明属于炸药及其制备的技术领域，具体涉及一种螺旋空心铝纤维储氢复合炸药及其制备方法。

背景技术

炸药作为一种特殊的能源，具有高能量密度和高功率的特点，广泛应用于军事和民用领域。常规的高能炸药作用时间较短，产生的冲击波快速衰减对远距离目标的毁伤效应会大大较低。为了克服理想炸药的这一缺点，通常在基础炸药中添加高能粉末，例如铝、硅、镁、硼等，其中铝来源广泛，无毒性，燃烧特性较为优异，因此在混合炸药中应用最为广泛。铝作为一种高热值含能金属，与炸药爆轰产物或周围环境中的氧发生二次反应释放大量能量，提高了基础炸药的爆热和爆温，另外铝粉二次反应的时间尺度较长，减缓了爆轰产物膨胀过程中压力的降低，改变了炸药的能量释放进程，显著提高了炸药的能量输出能力。

含铝炸药是将一定粒径的铝粉与高能炸药均匀混合，铝粉的含量、粒径和形状等都对含铝炸药的爆轰性能产生影响，通常微米级或纳米级的铝粉才能与炸药的爆轰产物发生二次反应，随着铝粉粒径的降低，铝粉的比表面积增加含铝炸药的能量输出提升更显著，但随着铝粉粒径的降低，也存在着Al₂O₃的含量增加的问题，因此对于不同的炸药种类和实验条件存在一个最佳粒径范围。

氢能具有高比能量、清洁绿色、来源广泛的优点，因此一直是含能材料领域的研究热点，根据王奕鑫在论文《Detonation Characteristics of Emulsion ExplosivesSensitized by Hydrogen-Storage Glass Microballoons》中指出：将氢气储存在玻璃微球中作为乳化炸药的含能敏化剂，氢气参与了乳化炸药的爆轰反应，提高了乳化炸药的峰值超压并减缓了冲击波的衰减，显著提高了乳化炸药的爆轰性能。

含铝炸药具有高爆热和爆炸作用时间长的特点，但会降低炸药的爆轰参数，如爆压和爆速，目前亟需解决这一矛盾。

发明内容

本发明公开了一种在高能炸药中预置储存高压氢气的螺旋空心铝纤维结构，氢气和空心铝纤维均是高能物质，能够显著提高炸药的爆轰性能。

本发明采用的技术方案为：一种螺旋空心铝纤维储氢复合炸药，包括螺旋空心铝纤维、高能炸药、密封套和单向阀；最外层螺旋空心铝纤维内部填充高能炸药，螺旋空心铝纤维一端通过密封套密封，另一端连接单向阀，螺旋空心铝纤维内部可充1-20MPa氢气。

所述螺旋空心铝纤维的空心铝纤维外径为1-10mm，相应的壁厚为0.2-1mm，螺旋空心铝纤维内径为5-200mm，壁厚为空心铝纤维的外径，即1-10mm，层数为1-20层，高度30-200mm。

所述螺旋空心铝纤维复合炸药可通过调整螺旋空心铝纤维的直径、高度和层数控制螺旋空心铝纤维和高能炸药的质量比例，复合炸药组分的质量百分比：高能炸药40-90％，螺旋空心铝纤维10-60％。

所述高能炸药选自黑索金，奥克托今，梯黑炸药，太安，梯恩梯等高能炸药；

所述单向阀只允许氢气进入空心铝纤维内部，以保证氢气填充后螺旋空心铝纤维的气密性；

待起爆前在螺旋空心铝纤维内部充1-20MPa氢气；