폴리머 본드 폭발물
Polymer-bonded explosive폴리머 본드 폭발물(PBX 또는 플라스틱 본드 폭발물이라고도 함)은 폭발성 파우더가 합성 폴리머의 소량(일반적으로 무게로 5~10%)을 이용해 매트릭스에 결합되는 폭발성 물질이다. PBX는 일반적으로 주조물에 쉽게 용해되지 않거나 다른 방법으로 형성이 어려운 폭발성 재료에 사용된다. PBX는 1952년 로스 알라모스 국립 연구소에서 디옥틸 프탈레이트 가소제를 사용한 폴리스티렌에 내장된 RDX로 처음 개발되었다. 테플론 기반 바인더를 사용한 HMX 구성은 총탄과 아폴로 달 표면 실험 패키지(ALSEP) 지진 실험을 위해 1960년대와 1970년대에 개발되었지만 후자의 실험은 보통 헥사니트로틸베네(HNS)를 사용한 것으로 인용된다.[1][2]
잠재적 이점
폴리머 본드 폭발물에는 다음과 같은 몇 가지 잠재적인 장점이 있다.
- 고분자 매트릭스가 엘라스토머(고무 물질)인 경우 충격을 흡수하는 경향이 있어 PBX가 우발적인 폭발에 매우 둔감해 무감각한 탄약에 이상적이다.
- 하드 폴리머는 매우 경직된 PBX를 생산할 수 있으며 심한 스트레스에도 정확한 엔지니어링 형태를 유지할 수 있다.
- PBX 분말은 통상적으로 주조물이 폭발물의 위험한 용융을 필요로 할 때 실온에서 특정 형태로 압착될 수 있다. 고압 압착은 기본 폭발 물질의 이론적 결정 밀도에 매우 가까운 물질 밀도를 달성할 수 있다.
- 많은 PBX는 기계에 안전하며, 고체 블록을 복잡한 3차원 모양으로 만든다. 예를 들어, PBX 빌렛은 필요한 경우 선반 또는 CNC 기계에 정밀하게 형상화할 수 있다. 이 기술은 현대 핵무기에 필요한 폭발성 렌즈를 가공하는데 사용된다.[3]
바인더
플루오르폴리머
불소성분자는 높은 밀도(높은 폭발속도를 유지함)와 불활성 화학적 거동(긴 선반 안정성과 낮은 노화함)으로 인해 바인더로서 유리하다. 유리 전환 온도는 실온 이상이기 때문에 다소 부서지기 쉽다. 이는 침식이 안전에 해로운 영향을 미치지 않는 무감각 폭발물(예: TATB)로 사용을 제한한다. 그것들은 또한 처리하기가 어렵다.[4]
엘라스토머스
엘라스토머는 HMX와 같이 보다 기계적으로 민감한 폭발물과 함께 사용되어야 한다. 매트릭스의 탄성은 충격과 마찰에 대한 벌크 물질의 민감도를 낮춘다. 그들의 유리 전환 온도는 온도 작동 범위의 하한 경계(일반적으로 -55 °C 미만) 이하가 되도록 선택된다. 교차결합 고무 폴리머는 노화에 민감하며, 대부분 활성산소의 작용과 수증기의 흔적들에 의한 결합의 가수 분해에 의해 민감하다. 에스탄이나 히드록실 종단 폴리부타디엔(HTPB)과 같은 고무들은 이러한 용도에 광범위하게 사용된다. 실리콘 고무와 열가소성 폴리우레탄도 사용되고 있다.[4]
비튼과 같은 플루오로엘라스토머는 두 가지 모두의 장점을 결합한다.
에너지 폴리머
활력 있는 폴리머(예: 니트로나 폴리머의 아지도 유도체)를 바인더로 사용하여 불활성 바인더와 비교하여 폭발력을 높일 수 있다. 정력적인 가소제 또한 사용될 수 있다. 가소제를 첨가하면 폭발물의 민감도가 낮아지고 공정성이 향상된다.[1]
모욕(잠재적 폭발억제제)
폭발 수율은 기계적 부하 도입이나 온도 적용에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 손상을 모욕이라고 한다. 폭발물에 대한 저온에서의 열 모욕의 메커니즘은 주로 열역학이며, 고온에서는 열화학적이다.
열역학
열역학 메커니즘은 열팽창(열 구배가 관여하는 경향이 있기 때문에 차등 열팽창), 구성요소의 용해/융해 또는 승화/응축에 의한 스트레스, 결정의 위상 전환(예: 베타 위상에서 델타 위상 175°C로 HMX의 전환은 부피와 cau의 큰 변화를 수반함)을 수반한다.그 결정의 광범위한 균열.
열화학적
열화학적인 변화는 폭발물과 바인더의 분해, 온도가 증가하여 폴리머 체인의 교차 연계가 발생할 경우 바인더의 강도의 상실, 또는 바인더의 경직 등을 포함한다. 그 변화는 또한 물질의 다공성을 증가시키든지(결정 분해, 성분의 기화) 감소시키든지(성분의 녹음)에 의해 현저하게 변화시킬 수 있다. 결정의 크기 분포는 오스트왈드 숙성 등에 의해서도 변경될 수 있다. 열화학 분해는 결정 비동종성(예: 결정 성장 영역 사이의 세포내 인터페이스, 결정의 손상된 부분 또는 다른 물질의 인터페이스(예: 결정/바인더)에서 발생하기 시작한다. 결정(크랙, 공극, 용제 포함...)에 결함이 있을 경우 기계적 충격에 대한 폭발물의 민감도가 증가할 수 있다.[4]
일부 PBX 예제
| 이름 | 폭발성 성분 | 바인더 성분 | 사용법 |
|---|---|---|---|
| EDC-29 | β-HMX 95% | 5% HTPB | 영국 작문[4] |
| EDC-37 | HMX/NC 91% | 폴리우레탄 고무 9% | |
| LX-04-1 | HMX 85% | 비톤-A 15% | 고성능, 핵무기 (W62, W70) |
| LX-07-2 | HMX 90% | 비톤-A 10% | 고성능, 핵무기(W71) |
| LX-09-0 | HMX 93% | BDNPA 4.6%; FEFO 2.4% | 고성능, 핵무기 (W68). 가소제 및 바인더의 열화 및 분리에 취약함 심각한 안전 문제를 야기했다.[3] |
| LX-09-1 | HMX 93.3% | BDNPA 4.4%; FEFO 2.3% | |
| LX-10-0 | HMX 95% | 비톤-A 5% | 고성능, 핵무기 (W68 (LX-09 교체), W70, W79, W82) |
| LX-10-1 | HMX 94.5% | 비튼-A 5.5% | |
| LX-11-0 | HMX 80% | 비톤-A 20% | 고성능, 핵무기(W71) |
| LX-14-0 | HMX 95.5% | 에스테인 & 5702-Fl 4.5% | |
| LX-15 | HNS 95% | 켈-F 800 5% | |
| LX-16 | PETN 96% | FPC461 4% | FPC461은 염화비닐:클로로트리플루오로에틸렌 복합체로 감마선에 대한 반응이 연구되었다.[5] |
| LX-17-0 | TATB 92.5% | 켈프 800 7.5% | 고성능, 무감각, 핵무기 (B83, W84, W87, W89) |
| PBX 9007 | RDX 90% | 폴리스티렌 9.1% DOP 0.5% 로진 0.4% | |
| PBX 9010 | RDX 90% | 켈-F 3700 10% | 고성능, 핵무기 (W50, B43) |
| PBX 9011 | HMX 90% | 에스테인 및 5703-Fl 10% | 고성능, 핵무기 (B57 modd 1, 2) |
| PBX 9205 | RDX 92% | 폴리스티렌 6%; DOP 2% | 1947년 로스 알라모스에서 만들어졌으며, 나중에 PBX 9205가 지정되었다.[6] |
| PBX 9404 | HMX 94% | NC 3%; CEF 3% | 고성능, 핵무기, 널리 사용되는 (B43, W48, W50, W55, W56, B57 mod 2, B61 modds 0, 1, 2, 5, 69) 니트로셀룰로오스 바인더의 노화 및 분해와 관련된 심각한 안전 문제.[7] |
| PBX 9407 | RDX 94% | FPC461 6% | |
| PBX 9501 | HMX 95% | Estane 2.5%; BDNPA-F 2.5% | 고성능, 핵무기 (W76, W78, W88). 가장 광범위하게 연구된 고폭 포뮬레이션 중 하나이다.[4] |
| PBS 9501 | - | 에스테인 2.5%, BDNPA-F 2.5%, 체가 백설탕 95% | PBX 9501의[4] 기계적 특성에 대한 불활성 시뮬레이션 |
| PBX 9502 | TATB 95% | 켈-F 800 5% | 고속성, 무감각성; 최근 미국 핵무기의 주체(B61 mods 3, 4, 6–10, W80, W85, B90, W91)는 안전성이 떨어지는 폭발물을 대체하기 위해 이전 탄두에 다시 장착했다. |
| PBX 9503 | TATB 80% HMX 15% | 켈-F 800 5% | |
| PBX 9604 | RDX 96% | 켈-F 800 4% | |
| PBXN-103 | 과염소산암모늄 40%, 알루미늄 27%, TMETN 23% | TEGDN 2.5% | Mk-48 어뢰 |
| PBXN-106 | RDX 75% | 폴리에틸렌 글리콜/BDNPA-F 바인더 | 해군 포탄 |
| PBXN-107 | RDX 86% | 폴리아크릴레이트 바인더 | BGM-109 토마호크 미사일 |
| PBXN- 109 | RDX 64%, 알루미늄 20%, 바인더 16% | HTPB, DOA(dioctyladipate), IPDI(isophorone diisocyanate) | |
| PBXN- 110 | HMX 88% | ||
| PBXN- 111 | RDX 20%, AP 43%, 알루미늄 25% | ||
| PBXN-3 | RDX 85% | 나일론 | AIM-9X 사이드바인더 미사일 |
| PBXN-5 | HMX 95% | 형광탄성체 5% | 해군 포탄 |
| PBXN-9 | HMX 92% | HYTEMP 4454 2%, DIisoctyl adipate(DOA) 6% | 다양한 |
| X-0242 | HMX 92% | 폴리머 8% | |
| XTX 8003 | PETN 80% | 실가르드 182(실리콘 고무) 20% | 고속, 압출성; 핵무기 (W68, W76) |
참조
- ^ a b Akhavan, Jacqueline (2004-01-01). The Chemistry of Explosives (2nd ed.). ISBN 978-0-85404-640-9.
- ^ James R.Bates; W.W.Lauderdale; Harold Kernaghan (April 1979). "ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) Termination Report" (pdf-8.81 mb). NASA-Scientific and Technical Information Office. Retrieved 2014-06-29.
{{cite web}}: CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크) - ^ a b Carey Sublette (1999-02-20). "4.1.6.2.2.5 Explosives". 4. Engineering and Design of Nuclear Weapons: 4.1 Elements of Fission Weapon Design. Retrieved 2010-02-08.
- ^ a b c d e f Blaine Asay, ed. (2009). Non-Shock Initiation of Explosives. Springer Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-88089-9.
- ^ Sarah C. Chinn; Thomas S. Wilson; Robert S. Maxwell (March 2006). "Analysis of radiation induced degradation in FPC-461 fluoropolymers by variable temperature multinuclear NMR". Polymer Degradation and Stability. 91 (3): 541–547. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2005.01.058.
{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크) - ^ Anders W. Lundberg. "High Explosives in Stockpile Surveillance Indicate Constancy" (PDF). Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).
- ^ PBX 9404 에이지 앨런 K의 운동학. 번햄; 로렌스 E. 튀김. LLNL, 미분류, 2007-04-24(pdf)
- 쿠퍼, 폴 W. 폭발물 공학이요 뉴욕: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8
- 노리스, 로버트 S, 한스 M. 크리스텐슨, 조슈아 핸들러. 2003년 1월/2월, The B61 폭탄 제품군,[permanent dead link] http://thebulletin.org, The Bunctional Sciences of the Atomic Sciences, The B61 폭탄 제품군
