HTPB粉碎方式的研究实验

1试验部分

1.1试验材料

采用20mm×20mm×20mm的HTPB方胚用来模拟高压水分离后的碎块，有效成分AP、Al含量分别为63.1%和14.2%，根据QJ914.2-1985复合固体推进剂成分分析方法!对粉碎后的Al、AP含量进行再测定。

1.2粉碎试验
国内研究人员认为:HTPB的机械感度主要由AP和催化剂所决定，粉碎时受热和冲击作用，对AP的扭曲和剪切过于猛烈，易产生热点或活性中心，使得常规粉碎存在燃烧，甚至爆炸的可能性。现阶段有湿式和干式两种粉碎方法可以解决安全问题，通过计算可知，采用HTPB与冷却剂之比为1：5条件下的湿式粉碎或转速≤3000r·min-1、工作时间≤1min条件下的干式粉碎，均能保证粉碎机械对HTPB的冲击小于临界冲击能，从而避免危险的发生。因此，本文分别测试湿式笼式粉碎法、干式旋风切削法和远程控制切割法的粉碎效果(编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，在满足安全的前提下选择最佳的粉碎方式。

a湿式笼式粉碎法。南京理工大学的顾建良等人对废旧发射药的粉碎进行了细致研究，提出了湿法粉碎技术，并采用相应的笼式粉碎机粉碎双基药取得了成功。依据HTPB与双基药同为含能材料的特点，采用笼式粉碎机对其进行粉碎研究。笼式粉碎机的转速为3000r·min-1，粉碎比可达30~40。物料进入粉碎机后，在离心力和重力作用下向外圈运动的过程中，依次被高速回转的各圈钢杆击打和破碎，整个过程以水为冷却剂，保证粉碎的安全性。

b干式旋风切削法。由于HTPB具有类似橡胶的性质，合适转速的橡胶粉碎设备原则上也可对其进行粉碎。为了解决物料遇水结团和流失的问题，本研究选用常用橡胶粉碎机械旋风切削机进行试验。物料由料斗经螺旋输送进入粉碎室，被高速旋转的刀片剪切粉碎，通过负压风运的方法把物料运入旋风分离器。对磨盘采取风冷的方法解决整体的散热问题，粉碎过程不需冷却剂，便可保证试验的安全性。

c远程控制切割法。由于HTPB的危险性较高，最有效的安全措施就是尽量减少过程中操作者直接与之接触的机会。采用远程控制和隔离操作的总体思想，通过设计工业电视和远程监控HTPB的粉碎过程可以达到这一要求，设备总体布局如图3所示。该操作过程在可以远距离监视与控制的防爆间内进行，粉碎方式为干切割。将物料放入经过改造的切割数控车床内，调整好切削尺寸及方位，分别将其切成片(条(粒，粉碎过程应注意进刀的速度不能过快，以防止意外发生。

1.3起爆试验
粉碎后的HTPB能否作为工业炸药的主要组分，目前，通常用8#雷管来评定其炸药的起爆感度。以直径45mm木质圆筒为模具，用牛皮纸卷制高度约为30cm的纸筒作为装药筒，封一端为筒底并用胶水粘牢。将粉碎后的HTPB混合均匀的药装入药筒内，用木棒轻轻压紧，药柱高度约为装药筒直径的3倍。将雷管插入药柱或起爆药圈内并用胶布固定于药筒内，药筒顶部封紧，留与起爆电缆线相连，对三种方式粉碎后的物料分别进行起爆试验，如果8#雷管未能起爆，则加入少量钝感黑索今提高其起爆感度。

2结论

(1)采用湿式粉碎虽然过程安全，但HTPB遇水结团的问题始终得不到解决，因此该粉碎方法对HTPB并不适用。

(2)远程控制切割法最为安全可靠，但是限于工艺条件，粉碎后的物料直径偏大，制备的工业炸药无法被8#雷管引爆，仍然需要进一步粉碎。

(3)在适合的转速和工作时间内，旋风切削机可以满足对安全性的要求，粉碎后物料的直径为1mm，满足常用工业炸药的起爆感度要求。鉴于旋风切削机的粉碎时间和最大转速受到较大限制，在下一阶段工作中可采用液氮冷冻的方法，先将物料冷冻到-20~-30)，这样既大大降低了危险性，又使物料处于玻璃态便于粉碎，这也是今后HTPB实现工业化粉碎的发展方向。