硝化棉微球的连续化工艺技术探索研究(3)
20世纪五十年代初，美国在20mm的弹药上装备了牌号为WC870球形发射药，取代了IMR型发射药。
20世纪吹冰十年代，美国法兰克福兵工厂对其进行了重大改进，发展了一种碾压球形药--球扁药，并采用钝感剂进行表面处理，显著改善弹道性能。
1970年左右，美国奥林公司、匹克汀尼兵工厂、杜邦公司等多家机构胭脂生产不同规格的球形药，并发展了多种剪短和连续化的成型工艺。
1.2.3 球形药技术的成熟阶段
20世纪八十年代后，球形制备的工艺技术报道很少，传统的工艺都很成熟，球形药技术的有关研究侧重于性能•和应用技术方面。
在该阶段国内在球形药技术方面也比较成熟，主要的技术进展在于生产工艺的改进和产品的系列化。此外，在研究方面主要集中在扁球药的表面钝感技术和利用于推进剂的复合球形药工艺研究方面[17~20]。
1.3 含能高分子材料连续化球形化技术的发展历史
1972年美国奥林公司报道了一种连续的制球工艺，工艺过程是将硝化棉等原溶解到乙酸乙酯等溶剂中制成粘胶液，连续地通入含脱水剂及保护胶的水溶液中，再经过较长的管道进行球形化及脱水处理，然后进入闪蒸室及多室结构的驱溶装置，逐步升温并在一定的真空度下将溶剂脱除，使球形药彻底硬化[21]。
1987年美国奥林公司公开了采用连续成型工艺制备颗粒密度为1.15~1.275ɡ/cm2 的双基球扁药的专利，这种工艺得到的球形药的内孔直径不超过0.03mm，孔的分布均匀性面线由于间断法工艺[22]。
1.4微气孔球形药
1.4.1微气孔球形药的定义
微孔球形药是指外形接近球形，内部具有大量的微孔结构的一类球形药。关于微孔的尺寸暂时还没有统一的规定，一般指平均孔径小于10µm的孔隙，药粒的孔分为外部孔和内部孔。内部孔的结构非常的丰富，孔径大多在微米甚至更小的尺寸。外观尺寸可调节外围较大，通常粒径范围为0.1~3.0mm。其堆积密度允许在0.1-0.9g/cm3范围里调整[9]。
1.4.2 微气孔球形药的制备原理
高分子材料成孔的方法主要有1热致相分离法[10]，高温形成均相溶液，温度降低时固液分离，稀释剂脱除成孔。2压缩流体反溶剂沉淀法[11]，该方法主要原理也是相分离。3单体聚合法[12]，利用微乳液的热稳定性，分散在乳液中的单体聚合制备微孔材料。4超饱和气体法[13]，利用惰性气体高压溶于聚合物，解压形成期气泡成孔。
含能高分子因为其热稳定性差的原因不能采用热致相分离的方法，同样的原因压缩流体反溶剂沉淀法也不适应。含能材料的亚稳定性决定硝化棉的成型温度必须在一定的范围内，从而保证工艺过程的安全。在高温条件下，微小的摩擦或者撞击都有可能引发事故，造成不必要的事故。在成型过程中引入惰性溶剂是一种可行的技术途径。而含能材料成型后必须将惰性溶剂从体系中分离出去，这会增加成型工艺的复杂性。化学发泡法因为其工艺大部分过程都在湿态下进行，所以适合含能高分子的成型。而作为乳化发泡主要的成孔材料的水容易驱除，而且对环境无害。因此乳化发泡成孔工艺可以工业化。微气孔球形药的孔结构是根据微胶囊原理制备的[14-15]。
1.5 课题的提出及研究内容
射药作为身管武器能源，其他能源很难替代其地位。发展前景很有潜力、非常诱人[1]。单就发射药配方研究开发方面来看, 国外工作很重视研究应用新型含能材料及新型功能材料以大幅度改进发射药性能[2]。要实现精确打击、高效毁伤能力和高生存能力是现代武器追求的目标，作为武器能量载体的含能材料必须满足高能量密度、低易损性和环境适应性的要求。现有的含能材料还不能同时满足这些要求, 因而许多研究者展开了新型含能材料的探索研究[3]。材料的多孔化，给原来的材料赋予了崭新的优异性能。具有相对密度小、比表面积大、导热率低、比强度高及吸收性能好等属性[4]。球形药(含扁球药)的高的假密度、易于阻燃或钝感和形成密实装药、低的烧蚀和易损性以及好的温度敏感度等特性, 既可满足现代弹药的易损性要求,又可大大提高弹药的体积能量密度, 因此球形药技术必将得到重大发展,推动武器性能进一步的提高。直到60年代,经不断研究才出现了连续生产球形药的工艺。该工艺的特点是:1、可以使用未经严格安定处理的硝化纤文素, 简化了硝化纤文素制造过程或可使用大量硝化纤文素返工品;2、生产设备简单、生产周期短;3、生产在大量水介质中进行, 安全性好;4、球形药的流散性好, 假密度大;5、生产成本低;6、烧蚀小。球形( 或扁球) 药已成为各国轻武器的主要装药, 并已成功地使用在中、小口径和迫击炮装药中, 其应用范围由点火剂、手枪弹药到炮兵装药[5]。但有个致命的缺点: 燃烧减面性。为了克服球形药的燃烧减面性不足，目前一般采用两种方法：①将球形药改变形状做成球扁形，从而减弱其燃烧的减面性；②对药粒表层进行钝化处理，使球扁药的线性燃速在燃面法向上呈渐增变化，从而弥补了因减面燃烧引起的产气速率降低．方法①能有效提高发射装药的弹道效率，但提高幅度有限；方法②同样能够提高发射装药的弹道效率，但一方面小分子钝感剂的迁移作用会使发射药的寿命降低，另一方面，由于引入了小分子钝感剂，降低了发射药的能量．发射药的多气孔结构可大幅度提高发射药的燃烧速率[6]。而含能材料超细化后 其能量释放速率和效率大大提高 是提高含能材料能效的有效途径[7]。早在20世纪60~70年代，美国连续化制备溶塑硝化棉的工艺已经很成熟，同间歇式工艺相比，制造成本可降低25%[8]。因此，本文拟制备一种具有高渐增、高燃速特点的发射药，即连续化成型工艺制备微气孔球形药。内容如下：
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