【摘 要】
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闪光爆震弹作为一种威力较大的防暴弹,受到广泛研究,但始终不能同时达到其强闪光和爆震效果。为了达到同时提高其对目标的闪光和爆震毁伤效果,本文在探索研究强闪光爆震剂配方的基础上,设计了一种新型闪光爆震剂的配方,来解决现存的闪光爆震弹的不足。在研究闪光爆震剂的作用原理、影响闪光和爆震效果的因素及组分选择原则的基础上,通过氧平衡设计和理论计算得到强闪光爆震剂的配方和燃烧热效应,采用分子动力学方法进行了粘结
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闪光爆震弹作为一种威力较大的防暴弹,受到广泛研究,但始终不能同时达到其强闪光和爆震效果。为了达到同时提高其对目标的闪光和爆震毁伤效果,本文在探索研究强闪光爆震剂配方的基础上,设计了一种新型闪光爆震剂的配方,来解决现存的闪光爆震弹的不足。在研究闪光爆震剂的作用原理、影响闪光和爆震效果的因素及组分选择原则的基础上,通过氧平衡设计和理论计算得到强闪光爆震剂的配方和燃烧热效应,采用分子动力学方法进行了粘结剂的理论模拟研究,进而研究了制备溶剂和温度的影响。采用超声波辅助溶剂蒸发法制备了该强闪光爆震剂的造型粉,对其性能进行了测试并进行了理论分析。本文的主要研究内容如下:（1）根据闪光爆震剂的组分选择原则,选择含氧量和产气量高的高氯酸铵（AP）和加快燃烧速度的氧化铜（CuO）作为氧化剂、能增强闪光爆震剂的闪光能力和燃烧热的镁铝合金粉（Mg/Al）作为可燃剂、耐热性好和理论密度高的氟橡胶(F2602)作为粘结剂,设计了一种侧重于闪光效果的强闪光爆震剂配方以同时实现强闪光和爆震效果,通过氧平衡设计和理论计算得到了闪光爆震剂的配方:m（CuO）/m（NH4Cl O4）/m（Mg/Al）/m(F2602)=32.93/20.00/43.07/4.00。通过计算得到燃烧热为12.135k J/g,燃烧温度为2908.44℃,比容为249.09ml/g,固体残渣率为0.77g/g,从理论上分析了所设计的配方是可行的,能够满足闪光爆震剂的性能要求。（2）采用分子动力学方法研究了聚乙二醇（PEG）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、偏二氟乙烯和六氟丙烯共聚物(F2602)和酚醛树脂（PF）粘结剂体系下的结合能(Ebind)、内聚能密度（CED）、径向分布函数（RDF）和力学性能,模拟结果表明:EVA体系下的Ebind最大,粘结效果最好,但力学性能一般;不同粘结剂体系下的CED和分子间相互作用力差别不大;F2602体系的力学性能最好,因此,F2602是该闪光爆震剂的最佳粘结剂。通过计算粘结剂(F2602)与溶剂的结合能得出,乙酸乙酯是最佳的制备溶剂且通过比较F2602在不同温度下随时间进行热运动所产生的位移的面积,即均方位移,得出F2602体系下的最佳制备温度为60℃。采用超声波辅助溶剂蒸发法制备出了闪光爆震剂造型粉,该制备工艺安全简便,得率较高。（3）对闪光爆震剂进行了性能测试:静电火花感度和撞击感度为0%;摩擦感度较高为96%;火焰感度较低,发火高度为2.33cm;5s延滞期发火点（398℃）略低于AP的5s延滞期发火点（435℃）,具有良好的热感度性能;闪光爆震剂的热分解峰温和热爆炸临界温度分别为576.45K和580.35K,活化能为201.05k J/mol,表明其热力学稳定,闪光爆震剂吉布斯自由能（ΔG）大于0,则说明在正常环境下贮存不会自发的发生化学反应;闪光爆震剂真空安定性试验的放气量分别为0.18ml/g,0.17ml/g,0.18ml/g,放气量均小于1.8ml/g,单一组分和混合组分的反应净增放气量均小于3ml,表明真空安定性合格和内相容性好;实验测得燃烧热值（11.835k J/g）比理论值（12.135k J/g）低,与理论计算相符;闪光爆震弹装药量为60g时,装药密度为1.41g/cm~3,距爆心6m处的发光强度为6.68′10~7cd,可导致10s以上的闪光盲;闪光爆震弹装药量为60g时,装药密度为1.41g/cm~3,6m处声压值为177.6d B,产生的声压级较现役声压级140d B（距爆心处6m）提高了26.9%,对人体造成严重脑损伤,导致暂时性耳聋或双耳永久性损伤;加速老化贮存试验结果预估该闪光爆震剂贮存期13年以上。
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