Un explosivo ligado con polímeros , también llamado PBX o explosivo ligado con plástico , es un material explosivo en el que el polvo explosivo se une en una matriz usando pequeñas cantidades (típicamente del 5 al 10% en peso) de un polímero sintético . Las PBX se utilizan normalmente para materiales explosivos que no se funden fácilmente en una pieza fundida o son difíciles de formar. PBX se desarrolló por primera vez en 1952 en el Laboratorio Nacional de Los Alamos , como RDX incrustado en poliestireno con plastificante de ftalato de dioctilo . Composiciones de HMX con teflónLos aglutinantes a base de aglutinantes se desarrollaron en las décadas de 1960 y 1970 para proyectiles de armas y para experimentos sísmicos del Paquete de Experimentos de la Superficie Lunar Apollo (ALSEP), [1] aunque los últimos experimentos suelen citarse por utilizar hexanitrostilbeno (HNS). [2]
Ventajas potenciales [ editar ]
Los explosivos unidos con polímeros tienen varias ventajas potenciales:
- Si la matriz de polímero es un elastómero (material gomoso), tiende a absorber los golpes, lo que hace que la PBX sea muy insensible a la detonación accidental y, por lo tanto, ideal para municiones insensibles .
- Los polímeros duros pueden producir PBX que es muy rígido y mantiene una forma de ingeniería precisa incluso bajo estrés severo.
- Los polvos PBX se pueden prensar en una forma particular a temperatura ambiente, cuando la fundición normalmente requiere una fusión peligrosa del explosivo. El prensado a alta presión puede lograr una densidad del material muy cercana a la densidad cristalina teórica del material explosivo base.
- Muchos PBX son seguros para mecanizar, para convertir bloques sólidos en complejas formas tridimensionales. Por ejemplo, una palanquilla de PBX puede, si es necesario, moldearse con precisión en un torno o máquina CNC . Esta técnica se utiliza para mecanizar lentes explosivos necesarios para las armas nucleares modernas. [3]
Carpetas [ editar ]
Fluoropolímeros [ editar ]
Los fluoropolímeros son ventajosos como aglutinantes debido a su alta densidad (produciendo una alta velocidad de detonación ) y comportamiento químico inerte (produciendo una larga estabilidad en almacenamiento y bajo envejecimiento ). Sin embargo, son algo frágiles, ya que su temperatura de transición vítrea es la temperatura ambiente o superior; esto limita su uso a explosivos insensibles (por ejemplo, TATB ) donde la fragilidad no tiene efectos perjudiciales sobre la seguridad. También son difíciles de procesar. [4]
Elastómeros [ editar ]
Los elastómeros deben usarse con explosivos más sensibles mecánicamente, por ejemplo, HMX . La elasticidad de la matriz reduce la sensibilidad del material a granel al impacto y la fricción; su temperatura de transición vítrea se elige por debajo del límite inferior del rango de temperatura de trabajo (típicamente por debajo de -55 ° C). Sin embargo, los polímeros de caucho reticulados son sensibles al envejecimiento, principalmente por acción de radicales libres y por hidrólisis de los enlaces por trazas de vapor de agua. Los cauchos como Estane o polibutadieno terminado en hidroxilo (HTPB) se utilizan ampliamente para estas aplicaciones. Cauchos de silicona y poliuretanos termoplásticostambién están en uso. [4]
Los fluoroelastómeros , por ejemplo, Viton , combinan las ventajas de ambos.
Polímeros energéticos [ editar ]
Los polímeros energéticos (por ejemplo, derivados nitro o azido de polímeros) se pueden utilizar como aglutinantes para aumentar el poder explosivo en comparación con los aglutinantes inertes. También se pueden utilizar plastificantes energéticos . La adición de un plastificante reduce la sensibilidad del explosivo y mejora su procesabilidad. [1]
Insultos (potenciales inhibidores de explosivos) [ editar ]
Los rendimientos explosivos pueden verse afectados por la introducción de cargas mecánicas o la aplicación de temperatura; tales daños se llaman insultos . El mecanismo de una agresión térmica a bajas temperaturas en un explosivo es principalmente termomecánico, a temperaturas más altas es principalmente termoquímico.
Termomecánica [ editar ]
Los mecanismos termomecánicos involucran tensiones por expansión térmica (es decir, expansiones térmicas diferenciales, ya que tienden a estar involucrados gradientes térmicos), fusión / congelación o sublimación / condensación de componentes y transiciones de fase de cristales (por ejemplo, transición de HMX de fase beta a fase delta a 175ºC). ° C implica un gran cambio de volumen y provoca un gran agrietamiento de sus cristales).
Termoquímico [ editar ]
Los cambios termoquímicos implican la descomposición de los explosivos y aglutinantes, la pérdida de resistencia del aglutinante a medida que se ablanda o se funde, o el endurecimiento del aglutinante si el aumento de temperatura provoca la reticulación de las cadenas de polímero. Los cambios también pueden alterar significativamente la porosidad del material, ya sea incrementándola (fractura de cristales, vaporización de componentes) o disminuyéndola (fusión de componentes). La distribución de tamaño de los cristales también se puede alterar, por ejemplo, por maduración de Ostwald.. La descomposición termoquímica comienza a ocurrir en las no homogeneidades del cristal, por ejemplo, interfaces intragranulares entre zonas de crecimiento de cristales, en partes dañadas de los cristales o en interfaces de diferentes materiales (por ejemplo, cristal / aglutinante). La presencia de defectos en los cristales (grietas, huecos, inclusiones de disolvente ...) puede aumentar la sensibilidad del explosivo a los golpes mecánicos. [4]
Algunos ejemplos de PBX [ editar ]
| Nombre | Ingredientes explosivos | Ingredientes aglutinantes | Uso |
|---|---|---|---|
| EDC-29 | β- HMX 95% | 5% de HTPB | Composición del Reino Unido [4] |
| EDC-37 | HMX / NC 91% | 9% caucho de poliuretano | |
| LX-04-1 | HMX 85% | Vitón -A 15% | Alta velocidad; armas nucleares ( W62 , W70 ) |
| LX-07-2 | HMX 90% | Vitón -A 10% | Alta velocidad; armas nucleares ( W71 ) |
| LX-09-0 | HMX 93% | BDNPA 4,6%; FEFO 2,4% | Alta velocidad; armas nucleares ( W68 ). Propenso al deterioro y separación del plastificante y aglutinante . Causó serios problemas de seguridad. [3] |
| LX-09-1 | HMX 93,3% | BDNPA 4,4%; FEFO 2,3% | |
| LX-10-0 | HMX 95% | Vitón -A 5% | Alta velocidad; armas nucleares ( W68 (reemplazado LX-09), W70 , W79 , W82 ) |
| LX-10-1 | HMX 94,5% | Vitón -A 5,5% | |
| LX-11-0 | HMX 80% | Vitón -A 20% | Alta velocidad; armas nucleares ( W71 ) |
| LX-14 -0 | HMX 95,5% | Estane y 5702-Fl 4.5% | |
| LX-15 | SNP 95% | Kel-F 800 5% | |
| LX-16 | PETN 96% | FPC461 4% | FPC461 es un copolímero de cloruro de vinilo : clorotrifluoroetileno y se ha estudiado su respuesta a los rayos gamma. [5] |
| LX-17-0 | TATB 92,5% | Kel-F 800 7.5% | Alta velocidad, insensible ; armas nucleares ( B83 , W84 , W87 , W89 ) |
| PBX 9007 | RDX 90% | Poliestireno 9,1%; DOP 0,5%; colofonia 0,4% | |
| PBX 9010 | RDX 90% | Kel-F 3700 10% | Alta velocidad; armas nucleares ( W50 , B43 ) |
| PBX 9011 | HMX 90% | Estane y 5703-Fl 10% | Alta velocidad; armas nucleares ( B57 mods 1 y 2) |
| PBX 9205 | RDX 92% | Poliestireno 6%; DOP 2% | Creado en 1947 en Los Alamos, más tarde recibió la designación PBX 9205. [6] |
| PBX 9404 | HMX 94% | NC 3%; CEF 3% | Alta velocidad; armas nucleares , ampliamente utilizadas ( B43 , W48 , W50 , W55 , W56 , B57 mod 2, B61 mods 0, 1, 2, 5, W69 ). Graves problemas de seguridad relacionados con el envejecimiento y la descomposición del aglutinante de nitrocelulosa. [7] |
| PBX 9407 | RDX 94% | FPC461 6% | |
| PBX 9501 | HMX 95% | Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5% | Alta velocidad; armas nucleares ( W76 , W78 , W88 ). Una de las formulaciones de alto explosivo más estudiadas. [4] |
| PBS 9501 | - | Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5%; Azúcar blanca tamizada 95% | simulante inerte de propiedades mecánicas de PBX 9501 [4] |
| PBX 9502 | TATB 95% | Kel-F 800 5% | Alta velocidad, insensible ; principal en las armas nucleares estadounidenses recientes ( B61 mods 3, 4, 6-10, W80 , W85 , B90 , W91 ), adaptado a ojivas anteriores para reemplazar explosivos menos seguros. |
| PBX 9503 | TATB 80%; HMX 15% | Kel-F 800 5% | |
| PBX 9604 | RDX 96% | Kel-F 800 4% | |
| PBXN- 103 | Torpedos Mk-48 | ||
| PBXN-106 | RDX 75% | aglutinante de polietilenglicol / BDNPA-F | Proyectiles navales |
| PBXN-107 | RDX 86% | aglutinante de poliacrilato | BGM-109 Tomahawk misiles |
| PBXN- 109 | RDX 64%, aluminio 20% y aglutinante 16% | HTPB, DOA (dioctyladipate) e IPDI (diisocianato de isoforona) | |
| PBXN- 110 | HMX 88% | ||
| PBXN- 111 | RDX 20%, AP 43%, Aluminio 25% | ||
| PBXN-3 | RDX 85% | Nylon | Misil Sidewinder AIM-9X |
| PBXN-5 | HMX 95% | fluoroelastómero 5% | Proyectiles navales |
| PBXN-9 | HMX 92% | HYTEMP 4454 2%, adipato de diisooctilo (DOA) 6% | Varios |
| X-0242 | HMX 92% | polímero 8% | |
| XTX 8003 | PETN 80% | Sylgard 182 ( caucho de silicona ) 20% | Extruible de alta velocidad; armas nucleares ( W68 , W76 ) |
Referencias [ editar ]
- ↑ a b Akhavan, Jacqueline (1 de enero de 2004). La química de los explosivos (2ª ed.). ISBN 978-0-85404-640-9.
- ^ James R. Bates; WWLauderdale; Harold Kernaghan (abril de 1979). "Informe de terminación de ALSEP (paquete de experimentos de superficie lunar de Apolo)" (pdf-8.81 mb) . Oficina de Información Científica y Técnica de la NASA . Consultado el 29 de junio de 2014 . Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ↑ a b Carey Sublette (20 de febrero de 1999). "4.1.6.2.2.5 Explosivos" . 4. Ingeniería y Diseño de Armas Nucleares: 4.1 Elementos del Diseño de Armas de Fisión . Consultado el 8 de febrero de 2010 .
- ^ a b c d e f Blaine Asay, ed. (2009). Iniciación de explosivos sin choque . Springer Berlín Heidelberg. ISBN 978-3-540-88089-9.
- ^ Sarah C. Chinn; Thomas S. Wilson; Robert S. Maxwell (marzo de 2006). "Análisis de la degradación inducida por radiación en fluoropolímeros FPC-461 por RMN multinuclear de temperatura variable" (PDF) . Degradación y estabilidad de polímeros . 91 (3): 541–547. doi : 10.1016 / j.polymdegradstab.2005.01.058 . Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Anders W. Lundberg. "Altos explosivos en la vigilancia de las existencias indican la constancia" (PDF) . Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL).
- ^ Cinética de PBX 9404 Envejecimiento Alan K. Burnhamn; Laurence E. Fried. LLNL, sin clasificar, 2007-04-24 (pdf)
- Cooper, Paul W. Ingeniería de explosivos . Nueva York: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8 .
- Norris, Robert S., Hans M. Kristensen y Joshua Handler. "La familia de bombas B61" [ enlace muerto permanente ] , http://thebulletin.org , The Bulletin of the Atomic Scientists , enero / febrero de 2003.
