以DNAN为载体的含铝炸药熔铸过程试验监测与数值模拟
1.课题研究背景及意义
熔铸炸药是一类以融熔态进行铸装成型的混合炸药，是当前世界各国在军事上应用最为广泛的一类炸药。其组成为两种或两种以上单质炸药的混合物，其中必须有一种炸药为为载体(如TNT，DNAN和DNTF等)，或与其他炸药形成低共熔点作为载体，另加入高能炸药(如RDX，HMX和PETN等)颗粒和少量的添加剂。这类炸药的代表有梯黑炸药、奥克托儿和特屈托儿等。英、美等西方国家大量用梯黑炸药装填各种榴弹、破甲弹、航弹及部分战斗部，前苏联也用这类炸药装填破甲弹及导弹战斗部。
为提高混合炸药的某些爆轰参数，向其中加金属粉(常为铝粉)从而形成了高爆热混合炸药，也称铝化炸药，这类炸混合炸药仍是构成军用混合炸药的一个重要系列。因铝粉在爆轰波阵面后的二次反应中放出高热量，所以这类炸药在爆轰时可产生高爆热及高爆容，从而有较高的做功能力，但由于铝粉正在爆炸反应区呈惰性因而降低了爆速和爆压，所以猛度不太高。这类炸药的特点是组成中以普通单体炸药为主铝粉含量在20%左右，由于此类炸药原料易得、成本低、综合性能较好，所以发展和应用比较早，目前实际装备的大部分炸药为这一类，常见的有TΓAГ-5，TΓAФ-5型等。含铝高爆热混合炸药常被用来装填对空武器弹药、水下武器弹药和反坦克地雷等。
为提高装填类弹药在战场上的生存能力及在使用、生产、运输、贮存过程的安全性，各国都在致力于以新型炸药为载体的低易损炸药的研究，以2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)为液相载体的熔铸炸药就是一种。此类炸药的载体DNAN外观为无色(或黄色)针状或单斜晶体，微溶于水易溶于乙醇乙醚等有机溶剂，熔点89—94℃，密度1.34g cm-3，是高缺氧含能材料，氧平衡CB=-96.9%，DB=-40.4%。工业上一般以氯苯为原料，用硝硫混酸制得其中间体1-氯-2,4-二硝基苯，在甲醇中NaOH存在下发生亲和取代反应制得DNAN，产率在80%—85%之间。这类炸药配方中常加入适量氧化剂(如高氯酸铵)以提高密度与能量，另加入熔铸介质(N-甲基-4-硝基胺等)以降低熔点，此类炸药的能量调节范围大，并且DNAN与AP等其他组分相容性较好。近年来国内外对以DNAN为基德熔铸炸药深入研究，配制了一系列PAX族炸药定型配方如PAX-21，PAX-24，PAX-25等。作为B炸药较有前途的替代物，以DNAN为基的熔铸炸药较之B炸药有以下特点：
(1) 能量与密度方面，这类炸药这种的液相载体DNAN含两个硝基，加之其配方中含有高密度氧化剂，相对于TNT能量与密度损失较小。
(2) 感度方面，资料显示DNAN的摩擦感度和撞击感度低于B炸药，且DNAN/MNA 为基的熔铸炸药冲击波感度和热感度也较B炸药低。
(3) 威力与杀伤力方面，此类炸药最明显优点是其杀伤力高。在猛度试验中PAX-21的板痕深度比B炸药略低，但其杀伤力比B炸药高25%。
(4) 力学性能方面，此类炸药的粘度低、流变性能好、易加工成型。且成型后的力学性质稳定，如PAX-21的收缩率只有B炸药的一半。
