引言

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW、CL-20)是一种多环笼状硝胺化合物，以能量密度高为显著特点，在爆速、爆压、爆热、密度等能量性能方面显著高于HMX 等单环硝胺炸药，是未来推进剂和高能炸药配方的首选材料[1-2]。 但是，HNIW 炸药的撞击感度、摩擦感度、静电感度也明显高于HMX 炸药，导致HNIW 炸药在工业处理、复合炸药制造中存在很大的安全隐患，在安全制造和弹药不敏感要求的大环境中，高敏感性限制了HNIW 炸药在武器中的推广和应用。

对HNIW 炸药进行钝感处理是保证HNIW 炸药生产工艺和使用安全的重要途径，国内外已有大量研究。 本文中，综述了HNIW 炸药钝感机理、包覆降感措施及表征技术等方面的研究进展。

1 HNIW 包覆降感机理研究

包覆工艺是在HNIW 表面形成包覆层，通过包覆层的物理隔离或者化学改性降低HNIW 的感度。HNIW 炸药在210 ℃以下就会发生热分解，在243℃发生自燃反应，热稳定性远远低于HMX。 HNIW被包覆后，将改变与周围组分接触的表面积，使得其分解和燃烧过程中的传热和传质受到一定程度的影响，不仅可改善炸药的热安定性，而且对力学性能和爆轰性能也产生影响。 此外，包覆层的导电性和对HNIW 的物理隔离可以降低作用在HNIW 表面的电荷强度，实现降低静电感度的目的[3]。

HNIW 炸药有多个晶型[4-5]，可以互相发生转变。 不同晶型的炸药密度和晶体完整性不同，在转变过程中，缺陷增加，安全性降低。 常温下，ε 型密度最高(2.044 g/cm3)，也最稳定。 采用惰性包覆层包覆ε-HNIW[6]，可以通过涂敷膜厚度和完整性控制ε-HNIW 与外环境的作用强度，提高ε 晶型的稳定性，达到降低机械感度的目的。

学者们用热点理论揭示了钝感包覆的机理。 惰性包覆层发生相变的吸热效应和体积占位效应，降低了炸药在机械、冲击、热刺激下热点的生成概率。在点火后的热点增长和传播阶段，完整的包覆层能够降低热点的增长速度，衰减甚至阻滞了冲击波的传播[7-8]。 热点生成阶段的降感效果与包覆层的用量有关，热点增长阶段的降感作用与包覆层厚度和包覆完整性有关。 钝感包覆技术不仅能够满足HNIW 作为原材料使用的工艺安全性，还可以使以HNIW 为基的混合炸药及推进剂的感度、易损性达到以HMX 为基的同类含能材料的水平[9]。 但是，由于包覆层能量显著低于HNIW 炸药本身，包覆材料的过量使用会削弱HNIW 的能量优势。 根据炸药能量理论，当惰性组分质量分数达到4%时，其爆速与HMX 相当；当质量分数达到7%，其爆速、爆压、能量密度与HMX 相比已经不具有优势。 因此，选择一种高效的包覆材料和合适的包覆工艺就显得尤为重要。

2 HNIW 包覆降感工艺技术研究

不同的包覆材料所适宜的包覆条件与包覆方法有所不同。 国内外学者根据实际应用需求，对包覆工艺进行研究和改进，以获得包覆更为均匀、更加钝感的HNIW 颗粒。

2.1 沉积法颗粒包覆

沉积法颗粒包覆是炸药常用的包覆方法之一。该工艺是将HNIW 和包覆材料按照一定比例混合，加入到液相载体中，在一定温度下搅拌或者研磨，使HNIW 颗粒与包覆材料充分接触，得到内层为HNIW 炸药、外层为包覆材料的核壳结构颗粒。 沉积法颗粒包覆材料一般选取粒度和感度远低于HNIW 的球形颗粒，密集排列在HNIW 周围，起到吸热、缓冲、滑移等作用，核壳结构的完整性[10]和结构强度[11]直接决定了包覆效果。 Manning 等[12]制备了石墨与HNIW 质量比为1︰100 的核壳结构颗粒，机械感度H50由22.3 cm 升高到31.4 cm；但是姜夏冰等[13]通过实验证明，直接向HNIW 中添加石墨(质量分数0. 5%)无法实现钝感作用，反而会使HNIW 机械感度升高；而通过黏结剂的黏附作用，提高石墨与HNIW 的黏结强度后，包覆度增加，包覆颗粒的机械感度显著下降。

由于核壳结构的壳层体积比较大，石墨等惰性材料包覆会降低HNIW 的能量。 以1，3，5-三氨基-2，4，6-三硝基苯(TATB)为代表的含能钝感剂在改善安全性的同时，可以减小包覆带来的能量损失。Yang 等[14]采用机械混合法在HNIW 中混入质量分数5% 的TATB 微粒，可将其H50从16.0 cm 升至23.7 cm；若将等量的TATB 微粒加入极少量乙烯-乙酸乙烯共聚物或其他热塑性弹性体做增强黏结剂，制成核壳结构的HNIW/TATB，则包覆颗粒的H50可升至49.6 cm。

其工艺过程如图1 所示。

图1 TATB 沉积包覆 HNIW deposition coated by TATB

在此过程中，聚合物增强了HNIW 与TATB 之间的结合力，而降低TATB 颗粒度，可提高其比表面能，包覆更加均匀，降感效果更好，能量衰减几乎可以忽略不计[15]。