主编特推 | SC‑CO2辅助发射药代料挤出过程中物料流动性与制品冲击强度【2021No.9】
DOI：10.11943/CJEM2021074
SC‑CO2辅助发射药代料
挤出过程中物料流动性
与制品冲击强度
万磊 张骋昊 顾晗 胡启鹏
阮建 应三九
南京理工大学化工学院
论文原文刊载于《含能材料》2021年第9期
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研究背景
为了提高发射药加工过程中的安全性与生产效率，确保战时也能够生产出质优量足的发射药，使发射药的生产朝着“自动化”、“连续化”、“智能化”与“绿色制备加工”的先进制造技术方向发展，需要对现有的发射药生产工艺进行改善或是寻找一些新型的工艺方法。
超临界流体辅助发射药加工工艺是一种新型的发射药加工工艺。过往的发射药代料连续挤出试验表明：超临界流体能够有效的改善发射药代料醋酸纤维素（CA）在挤出机内的加工流动性，并降低发射药代料在机筒内的加工粘度；超临界流体辅助聚合物挤出时会降低聚合物的玻璃化转变温度（Tg）、结晶温度（Tc）以及熔融温度（Tm）、界面张力，提高其在加工过程中的流动性，但不会改变聚合物的粘弹性性能，因而极其适用于加工对热敏感的物质，具有良好的应用前景。
将SC-CO2引入到发射药的连续挤出过程中，是为了替代一部分有机溶剂增塑剂的使用，降低发射药挤出加工过程中的危险性，并可能简化传统溶剂法工艺中的“驱溶”等后处理步骤，从而改善发射药的生产工艺及制品质量。但在使用SC-CO2辅助CA进行连续化挤出试验时发现：采用该工艺制得的制品内部出现了在尺寸和分布上并不规整的泡孔结构，而这可能会极大的影响CA在挤出机筒内的流动性能与制品最终的力学性能。
根据作者目前所掌握的资料，迄今为止，鲜有学者报道挤出制品中的这部分不规则泡孔对SC-CO2辅助发射药及其代料挤出工艺和制品质量的影响。本研究的工作主要是研究这种不受控发泡现象对此工艺中物料流动性和制品冲击强度的影响，为今后的SC-CO2辅助发射药连续挤出工艺的设计及挤出制品质量改善提供相应的数据支撑。
论文亮点
研究了不同加工工艺条件下，超临界二氧化碳对发射药代料醋酸纤维素（CA）连续挤出过程中流动性、挤出制品冲击强度和断裂面形貌的变化情况，确立了超临界二氧化碳在不同工艺条件下对CA加工性能与制品质量的影响关系；确定了超临界流体辅助发射药代料连续挤出过程中存在不受控发泡现象，指出该工艺下的制品冲击强度均有一定程度的下降，优化加工工艺条件有利于改善挤出制品的冲击强度。
团队研究方向
作者所在南京理工大学火药装药技术研究所长期从事发射药及装药设计研究，研究内容包括发射药能量释放规律与控制技术、发射药连续化挤出成型技术、四孔发射药设计与加工技术、微孔发射药成型技术等，可应用于多种中小口径及轻武器。
论文主要作者
通讯作者
应三九 博士
研究员
男，1966年生，博士，南京理工大学研究员。主要研究方向为发射药与装药技术。
第一作者
万磊 硕士
男，1996年生，硕士。主要研究方向为超临界流体辅助发射药挤出成型加工。
团队相关论文
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引 用 本 文
万磊,张骋昊,顾晗,等. SC‑CO2辅助发射药代料挤出过程中物料流动性与制品冲击强度[J]. 含能材料,2021,29(9):803-810.
WAN Lei, ZHANG Cheng‑hao, GU Han,et al. Impact Strength and Rheological Properties of Propellant Substitutes Assisted with SC‑CO2[J]. Chinese Journal of Energetic Materials（Hanneng Cailiao）,2021,29(9):803-810.
编校 | 姜梅 王馨逸