Polymerně vázaná výbušnina - Polymer-bonded explosive
A polymerně vázaná výbušnina, také zvaný telefonní ústředna nebo plastově vázaná výbušnina, je explozivní materiál, ve kterém je výbušný prášek spojen dohromady v matrici pomocí malého množství (obvykle 5–10% hmotnostních) syntetické látky polymer. Ústředny PBX se běžně používají pro výbušné materiály, které nelze snadno roztavit do odlitku nebo je jinak obtížné je vytvořit. Ústředna PBX byla poprvé vyvinuta v roce 1952 na adrese Národní laboratoř Los Alamos, tak jako RDX vloženo do polystyren s dioktylftalát změkčovadlo. HMX skladby s teflon pojiva na bázi byla vyvinuta v 60. a 70. letech pro střely a pro Balíček experimentů s měsíčním povrchem Apollo (ALSEP) seismické experimenty,[1] ačkoli tyto experimenty jsou obvykle uváděny jako použití hexanitrostilben (HNS).[2]
Potenciální výhody
Polymerně vázané výbušniny mají několik potenciálních výhod:
- Pokud je polymerní matrice elastomer (pryžový materiál), má tendenci absorbovat nárazy, což činí ústřednu velmi necitlivou na náhodnou detonaci, a je tedy ideální pro necitlivá munice.
- Tvrdé polymery mohou produkovat PBX, které jsou velmi tuhé a zachovávají si přesný technický tvar i při velkém namáhání.
- Prášky PBX lze lisovat do určitého tvaru při pokojové teplotě, když odlévání obvykle vyžaduje nebezpečné tavení výbušniny. Vysokotlakým lisováním lze dosáhnout hustoty materiálu velmi blízkého teoretické hustotě krystalů základního výbušného materiálu.
- Mnoho pobočkových ústředen lze bezpečně zpracovat - proměnit pevné bloky ve složité trojrozměrné tvary. Například a sochor ústředny lze v případě potřeby přesně tvarovat na a soustruh nebo CNC stroj. Tato technika se používá ke stroji výbušné čočky nezbytné pro moderní jaderné zbraně.[3]
Pojiva
Fluoropolymery
Fluoropolymery jsou výhodné jako pojiva díky své vysoké hustota (výtěžek vysoký detonační rychlost ) a inertní chemické chování (s dlouhou stabilitou a nízkou stabilitou) stárnutí ). Jsou však poněkud křehké, jako jejich skleněný přechod teplota je při pokojové teplotě nebo vyšší; to omezuje jejich použití na necitlivé výbušniny (např. TATB ) kde křehkost nemá nepříznivé účinky na bezpečnost. Je také obtížné je zpracovat.[4]
Elastomery
Elastomery musí být použity s mechanicky citlivějšími výbušninami, např. HMX. Elasticita matrice snižuje citlivost sypkého materiálu na rázy a tření; jejich teplota skelného přechodu je zvolena tak, aby byla pod spodní hranicí teplotního pracovního rozsahu (obvykle pod -55 ° C). Zesítěné guma polymery jsou však citlivé na stárnutí, většinou působením volné radikály a tím hydrolýza vazeb stopami vodní páry. Gumy jako Estane nebo polybutadienem zakončeným hydroxylovou skupinou (HTPB) se pro tyto aplikace hojně používají. Silikonové kaučuky a termoplastické polyurethany jsou také používány.[4]
Fluoroelastomery, např. Viton kombinovat výhody obou.
Energetické polymery
Energetické polymery (např. Nitro- nebo azidoderiváty polymerů) lze použít jako pojivo ke zvýšení výbušné síly ve srovnání s inertními pojivy. Energetická změkčovadla lze také použít. Přidání změkčovadla snižuje citlivost výbušniny a zlepšuje její zpracovatelnost.[1]
Urážky (potenciální výbušné inhibitory)
Výbušné výtěžky mohou být ovlivněny zavedením mechanického zatížení nebo aplikací teploty; takové škody se nazývají urážky. Mechanismus tepelného poškození při nízkých teplotách na výbušnině je primárně termomechanický, při vyšších teplotách je primárně termochemický.
Termomechanické
Termomechanické mechanismy zahrnují napětí působením tepelné roztažnosti (zejména rozdílné tepelné roztažnosti, protože mají tendenci být zapojeny tepelné přechody), tání / zmrazování nebo sublimace / kondenzace složek a fázové přechody krystalů (např. Přechod HMX z fáze beta do fáze delta při 175 ° C zahrnuje velkou změnu objemu a způsobuje rozsáhlé praskání jeho krystalů).
Termochemické
Termochemické změny zahrnují rozklad výbušnin a pojiv, ztrátu pevnosti pojiva při jeho měknutí nebo tání nebo ztužení pojiva, pokud zvýšená teplota způsobí zesíťování polymerních řetězců. Změny mohou také významně změnit pórovitost materiálu, ať už jeho zvýšením (štěpení krystalů, odpařování složek) nebo snížením (roztavení složek). Rovněž lze změnit distribuci velikosti krystalů, např. podle Ostwaldovo zrání. Termochemický rozklad začíná nastat u nehomogenit krystalů, např. intragranulární rozhraní mezi zónami růstu krystalů, na poškozených částech krystalů nebo na rozhraních z různých materiálů (např. krystal / pojivo). Přítomnost defektů v krystalech (praskliny, dutiny, inkluze rozpouštědel ...) může zvýšit citlivost výbušniny na mechanické nárazy.[4]
Některé příklady pobočkových ústředen
| název | Výbušné přísady | Pojivové přísady | Používání |
|---|---|---|---|
| EDC-29 | β-HMX 95% | 5% HTPB | Spojené království složení[4] |
| EDC-37 | HMX /NC 91% | 9% polyuretan guma | |
| LX-04-1 | HMX 85% | Viton -A 15% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (W62, W70 ) |
| LX-07-2 | HMX 90% | Viton -A 10% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (W71 ) |
| LX-09-0 | HMX 93% | BDNPA 4,6%; FEFO 2,4% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (W68 ). Náchylný ke zhoršení a oddělení změkčovadlo a pořadač. Způsobil vážné bezpečnostní problémy.[3] |
| LX-09-1 | HMX 93.3% | BDNPA 4,4%; FEFO 2,3% | |
| LX-10-0 | HMX 95% | Viton -A 5% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (W68 (nahrazeno LX-09), W70, W79, W82 ) |
| LX-10-1 | HMX 94.5% | Viton -A 5,5% | |
| LX-11-0 | HMX 80% | Viton -A 20% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (W71 ) |
| LX-14 -0 | HMX 95.5% | Estane a 5702-Fl 4,5% | |
| LX-15 | HNS 95% | Kel-F 800 5% | |
| LX-16 | PETN 96% | FPC461 4% | FPC461 je a vinylchlorid:chlorotrifluorethylen kopolymer a jeho reakce na záření gama byla studována.[5] |
| LX-17-0 | TATB 92.5% | Kel-F 800 7,5% | Vysoká rychlost, necitlivý; nukleární zbraně (B83, W84, W87, W89 ) |
| PBX 9007 | RDX 90% | Polystyren 9.1%; DOP 0.5%; kalafuna 0.4% | |
| PBX 9010 | RDX 90% | Kel-F 3700 10% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (W50, B43 ) |
| PBX 9011 | HMX 90% | Estane a 5703-Fl 10% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (B57 mody 1 a 2) |
| PBX 9205 | RDX 92% | Polystyren 6%; DOP 2% | Vznikl v roce 1947 v Los Alamos, později dostal označení PBX 9205.[6] |
| PBX 9404 | HMX 94% | NC 3%; CEF 3% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně, široce užívaný (B43, W48, W50, W55, W56, B57 mod 2, B61 mody 0, 1, 2, 5, W69 ). Vážné bezpečnostní problémy související se stárnutím a rozkladem nitrocelulózového pojiva.[7] |
| PBX 9407 | RDX 94% | FPC461 6% | |
| PBX 9501 | HMX 95% | Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5% | Vysoká rychlost; nukleární zbraně (W76, W78, W88 ). Jedna z nejvíce studovaných vysoce výbušných formulací.[4] |
| PBS 9501 | - | Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5%; prosetý bílý cukr 95% | inertní simulant mechanických vlastností ústředny 9501[4] |
| PBX 9502 | TATB 95% | Kel-F 800 5% | Vysoká rychlost, necitlivý; jistina v nedávných USA nukleární zbraně (B61 mody 3, 4, 6–10, W80, W85, B90, W91 ), backfitted na dřívější hlavice nahradit méně bezpečné výbušniny. |
| PBX 9503 | TATB 80%; HMX 15% | Kel-F 800 5% | |
| PBX 9604 | RDX 96% | Kel-F 800 4% | |
| PBXN- 103 | Torpéda Mk-48 | ||
| PBXN-106 | RDX 75% | pojivo polyethylenglykol / BDNPA-F | Námořní granáty |
| PBXN-107 | RDX 86% | polyakrylát pořadač | BGM-109 Tomahawk rakety |
| PBXN- 109 | RDX 64%, hliník 20% a pojivo 16% | HTPB, DOA (dioktyladipát) a IPDI (izoforondiisokyanát) | |
| PBXN- 110 | HMX 88% | ||
| PBXN- 111 | RDX 20%, AP 43%, hliník 25% | ||
| PBXN-3 | RDX 85% | Nylon | AIM-9X Sidewinder Missile |
| PBXN-5 | HMX 95% | fluoroelastomer 5% | Námořní granáty |
| PBXN-9 | HMX 92% | HYTEMP 4454 2%, Diisooctyl adipate (DOA) 6% | Rozličný |
| X-0242 | HMX 92% | polymer 8% | |
| XTX 8003 | PETN 80% | Sylgard 182 (silikonová guma ) 20% | Vysoká rychlost, extrudovatelná; nukleární zbraně (W68, W76 ) |
Reference
- ^ A b Akhavan, Jacqueline (01.01.2004). Chemie výbušnin (2. vyd.). ISBN 978-0-85404-640-9.
- ^ James R. Bates; W.W. Lauderdale; Harold Kernaghan (duben 1979). „Zpráva o ukončení ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) (pdf-8,81 MB). Vědecká a technická informační kancelář NASA. Citováno 2014-06-29.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
- ^ A b Carey Sublette (1999-02-20). „4.1.6.2.2.5 Výbušniny“. 4. Inženýrství a konstrukce jaderných zbraní: 4.1 Prvky konstrukce štěpných zbraní. Citováno 2010-02-08.
- ^ A b C d E F Blaine Asay, vyd. (2009). Nešoková iniciace výbušnin. Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-88089-9.
- ^ Sarah C. Chinn; Thomas S. Wilson; Robert S.Maxwell (březen 2006). „Analýza radiačně indukované degradace fluoropolymerů FPC-461 pomocí vícejaderné NMR s proměnnou teplotou“ (PDF). Odbourávání polymerů a stabilita. 91 (3): 541–547. doi:10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.058.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
- ^ Anders W. Lundberg. „Vysoké výbušniny v dohledu nad zásobami ukazují stálost“ (PDF). Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).
- ^ Kinetika stárnutí pobočkové ústředny 9404 Alan K. Burnhamn; Laurence E. Fried. LLNL, nezařazeno, 24. 04. 2007 (pdf)
- Cooper, Paul W. Inženýrství výbušnin. New York: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8.
- Norris, Robert S., Hans M. Kristensen a Joshua Handler. „Rodina bomb B61“[trvalý mrtvý odkaz ], http://thebulletin.org, Bulletin atomových vědců, Leden / únor 2003.