PVA/FEVE/CL-20 炸藥油墨設計、直寫成型及其微尺度傳爆特性

韓 凱，丁任琪，李連強，張夢龍，安崇偉，劉 意，謝占雄

（1. 中北大學環境與安全工程學院，山西 太原 030051；2. 兵器工業衛生研究所，陜西 西安 710000）

0 引言

近年來，微機電系統（MEMS）技術迅速發展，使得設備和系統的尺寸大大縮小，提高了武器系統的效率［1-2］。直寫成型（Direct ink writing，DIW）技術是增材制造（Additive manufacture，AM）技術的一種［3］，適用于MEMS 的DIW 是一種由打印噴頭將油墨漿料連續擠出，根據材料特性進行相應的處理（揮發溶劑、光固化等）后得到最終三維成型樣品的技術［4-7］。直寫成型技術具有微型可控制性，材料適用性，簡單便捷性，安全和成型方面也極具優勢。借助直寫成型技術，實現含能材料微型化、圖案化的有序沉積和按需定制已成為含能材料領域的最新趨勢［8］。炸藥油墨是直寫成型的前驅材料，它是一種由炸藥顆粒、黏結劑和溶劑共同組成的混合物，黏結劑含量雖少，但是卻起著關鍵作用。國內外所設計的炸藥油墨黏結體系最初是“醇-水共混型”，如美國Brain Fuchs［8］設計的EDF-11 型炸藥油墨，宋長坤［9］設計的聚氨酯/乙基纖維素（EC）體系和朱自強［10］設計的聚乙烯醇/乙基纖維素（PVA/EC）體系。這種黏結體系雖然能提供炸藥油墨所需要的流變特性和力學強度，但是必須使用水溶和醇溶性黏結劑，導致很多性能優異的高分子材料無法在炸藥油墨中使用。2018 年，中北大學安崇偉課題組設計出“酯-水乳化型”水包油型黏結體系，將酯溶性高分子材料氟橡膠［11］、聚疊氮縮水甘油醚（GAP）［12］引入到炸藥油墨中，突破了黏結體系的選材限制，并在一定幅度上提升了微裝藥的微尺度傳爆性能。……