Explosivo aglomerado con polímeros
Los explosivos unidos con polímeros , también llamados PBX o explosivos unidos con plástico , son materiales explosivos en los que el polvo explosivo se une en una matriz utilizando pequeñas cantidades (normalmente entre el 5 y el 10 % en peso) de un polímero sintético . Los PBX se utilizan normalmente para materiales explosivos que no se funden fácilmente en una pieza de fundición o que son difíciles de moldear.
El PBX se desarrolló por primera vez en 1952 en el Laboratorio Nacional de Los Álamos , como RDX incrustado en poliestireno con plastificante ftalato de diisooctilo (DEHP) . Las composiciones de HMX con aglutinantes a base de teflón se desarrollaron en las décadas de 1960 y 1970 para proyectiles de armas y para los experimentos sísmicos del Paquete de Experimentos de Superficie Lunar Apolo (ALSEP) , [1] aunque generalmente se cita que estos últimos experimentos utilizan hexanitrostilbeno (HNS). [2]
Ventajas potenciales
Los explosivos unidos con polímeros tienen varias ventajas potenciales:
- Si la matriz de polímero es un elastómero (material gomoso), tiende a absorber los impactos, lo que hace que el 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 tensión severa.
- Los polvos de PBX se pueden prensar hasta obtener la forma deseada a temperatura ambiente; el moldeado normalmente requiere la 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 se pueden mecanizar sin problemas, convirtiendo bloques sólidos en formas tridimensionales complejas. Por ejemplo, un tocho de PBX se puede moldear con precisión en un torno o una máquina CNC . Esta técnica se utiliza para mecanizar lentes explosivas necesarias para las armas nucleares modernas. [3]
Carpetas
Fluoropolímeros
Los fluoropolímeros son ventajosos como aglutinantes debido a su alta densidad (que produce una alta velocidad de detonación ) y comportamiento químico inerte (que produce una larga estabilidad en almacenamiento y un bajo envejecimiento ). Son algo frágiles, ya que su temperatura de transición vítrea es a temperatura ambiente o superior. Esto limita su uso a explosivos insensibles (por ejemplo, TATB ) donde la fragilidad no tiene efectos perjudiciales para la seguridad. También son difíciles de procesar. [4]
Elastómeros
Los elastómeros deben utilizarse con explosivos más sensibles mecánicamente, como el HMX . La elasticidad de la matriz reduce la sensibilidad del material a granel a los golpes y la fricción; su temperatura de transición vítrea se elige para que esté por debajo del límite inferior del rango de temperatura de trabajo (normalmente por debajo de -55 °C). Sin embargo, los polímeros de caucho reticulados son sensibles al envejecimiento, principalmente por la acción de radicales libres y por hidrólisis de los enlaces por trazas de vapor de agua. Los cauchos como el Estane o el polibutadieno con terminación en hidroxilo (HTPB) se utilizan ampliamente para estas aplicaciones. También se utilizan cauchos de silicona y poliuretanos termoplásticos . [4]
Los fluoroelastómeros , como por ejemplo Viton , combinan las ventajas de ambos.
Polímeros energéticos
Los polímeros energéticos (por ejemplo, derivados de polímeros nitrados o azidas) se pueden utilizar como aglutinantes para aumentar la potencia explosiva 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 (inhibidores potenciales de explosivos)
El rendimiento de los explosivos puede verse afectado por la introducción de cargas mecánicas o la aplicación de temperatura; estos daños se denominan daños térmicos . El mecanismo de un daño térmico a bajas temperaturas sobre un explosivo es principalmente termomecánico, a temperaturas más altas es principalmente termoquímico.
Termomecánico
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, la transición de HMX de la fase beta a la fase delta a 175 °C implica un gran cambio de volumen y causa un agrietamiento extenso de sus cristales).
Termoquímico
Los cambios termoquímicos implican la descomposición de los explosivos y aglutinantes, la pérdida de fuerza 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 aumentándola (fractura de cristales, vaporización de componentes) o disminuyéndola (fusión de componentes). La distribución del tamaño de los cristales también puede alterarse, por ejemplo, mediante la maduración de Ostwald . La descomposición termoquímica comienza a ocurrir en las no homogeneidades de los cristales, por ejemplo, las interfaces intragranulares entre las zonas de crecimiento de los cristales, en las partes dañadas de los cristales o en las interfaces de diferentes materiales (por ejemplo, cristal/aglutinante). La presencia de defectos en los cristales (grietas, huecos, inclusiones de disolventes...) puede aumentar la sensibilidad del explosivo a los choques mecánicos. [4]
Algunos ejemplos de PBX
| Nombre | Ingredientes explosivos | Ingredientes inertes | Uso | |
|---|---|---|---|---|
| AFX-757 | RDX 25%, perclorato de amonio 30%, aluminio 33% | HTPB 4,44%, adipato de dioctilo 6,56% | Se utiliza en ojivas para JASSM , bombas de diámetro pequeño GBU-39 y armas similares. [5] Tiene un alto equivalente de explosión de aire, 1,39 veces más que la Composición B , pero baja brisancia debido al bajo contenido de alto explosivo. [6] | [7] |
| EDC-8 | PETN 76% | Silicona RTV 24% | [8] | |
| EDC-28 | RDX 94% | FPC 461 6% | [9] | |
| EDC-29 | β- HMX 95% | HTPB 5% | Composición del Reino Unido [4] | |
| EDC-32 | HMX85 % | 15% Vitón A 15% | [9] | |
| EDC-37 | HMX 91%, NC 1% | K-10 líquido 8% | [9] | |
| LX-04 | HMX85 % | Vitón -A 15% | Armas nucleares de alta velocidad ( W62 , W70 ) [9] | |
| LX-07 | HMX90 % | Vitón -A 10% | Armas nucleares de alta velocidad ( W71 ) [9] | |
| LX-08 | PETN 63,7% | Sylgard 182 ( caucho de silicona ) 34,3 %, 2 % Cab-O-Sil | [10] | |
| LX-09-0 | HMX 93% | Acrilato de 2,2-dinitropropilo (pDNPA) 4,6 %; FEFO 2,4 % | Alta velocidad; armas nucleares ( W68 ). Propenso al deterioro y separación del plastificante y el aglutinante . Causa graves problemas de seguridad. El FEFO es 1,1-[metilenbis(oxi)]-bis-[2-fluoro-2,2-dinitroetano], explosivo líquido. [3] | |
| LX-09-1 | HMX 93,3% | pDNPA 4,4%; FEFO 2,3% | ||
| LX-10-0 | HMX 95% | Vitón -A 5% | Armas nucleares de alta velocidad ( W68 (reemplazó a LX-09), W70 , W79 , W82 ) [9] | |
| LX-10-1 | HMX 94,5% | Vitón -A 5,5% | ||
| LX-11-0 | HMX80 % | Vitón -A 20% | Armas nucleares de alta velocidad ( W71 ) | |
| LX- 14-0 | HMX 95,5% | Estane y 5702-Fl 4,5% | [9] | |
| LX-15 | SNP 95% | Kel-F800 5% | ||
| LX-16 | PETN 96% | FPC461 4% | El FPC461 es un copolímero de cloruro de vinilo : clorotrifluoroetileno y se ha estudiado su respuesta a los rayos gamma. [11] | |
| LX-17-0 | Tasa de mortalidad por 92,5 % | Kel-F800 7,5% | Armas nucleares de alta velocidad e insensibles ( B83 , W84 , W87 , W89 ) | |
| PBX 9007 | RDX 90% | Poliestireno 9,1%; DOP 0,5%; colofonia 0,4% | [9] | |
| PBX 9010 | RDX 90% | Kel-F 3700 10% | Armas nucleares de alta velocidad ( W50 , B43 ) [9] | |
| PBX 9011 | HMX90 % | Estane y 5703-Fl 10% | Armas nucleares de alta velocidad ( B57 mods 1 y 2) [9] | |
| Teléfono público 9205 | RDX 92% | Poliestireno 6%; DOP 2% | Creada en 1947 en Los Álamos, más tarde recibió la designación PBX 9205. [12] | |
| Teléfono público 9404 | HMX 94%, NC 3% | Fosfato de tris(b-cloroetilo) (CEF) 3% | Armas nucleares de alta velocidad , 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. [13] | |
| Teléfono público 9407 | RDX 94% | FPC461 6% | [9] | |
| Teléfono público 9501 | HMX 95%, BDNPA-F 2,5% | Estano 2,5% | Armas nucleares de alta velocidad ( W76 , W78 , W88 ). Una de las formulaciones de alto explosivo más estudiadas. [4] El BDNPA-F es una mezcla 1:1 de bis(2,2-dinitropropil) acetal y bis(2,2-dinitropropil) formal. [3] | |
| PBS 9501 | - | Estane 2,5%; BDNPA-F 2,5%; azúcar blanco tamizado 95% | Simulador inerte de propiedades mecánicas de PBX 9501 [4] | |
| Teléfono público 9502 | Tasa de mortalidad del 95 % | Kel-F800 5% | De 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. [9] | |
| Teléfono público 9503 | TATB 80%; HMX 15% | Kel-F800 5% | También conocido como X-0351. [9] | |
| Teléfono público 9604 | RDX 96% | Kel-F800 4% | ||
| PBXN-101 | HMX82 % | |||
| PBXN-102 | HMX 59%, Aluminio 23% | |||
| PBXN-103 | Perclorato de amonio (AP) 40%, Aluminio 27%, TMETN 23% | TEGDN2,5 % | Torpedos Mk 48 | |
| PBXN-104 | HMX70 % | |||
| PBXN-105 | RDX 7%, AP 49,8%, Aluminio 25,8% | |||
| PBXN-106 | RDX 75% | Aglutinante de polietilenglicol/BDNPA-F | Proyectiles navales | |
| PBXN-107 | RDX86 % | aglutinante de poliacrilato | Misiles BGM-109 Tomahawk | |
| PBXN-109 | RDX 64%, Aluminio 20% | HTPB, DOA (dioctiladipato) e IPDI (diisocianato de isoforona) | Se utiliza en algunas versiones de las bombas de uso general Mark 82 , Mark 83 y Mark 84. [14] | |
| PBXN-110 | HMX88 % | 5,4% polibutadieno, 5% isodecilpelargonato | [15] | |
| PBXN-111 | RDX 20%, AP 43%, Aluminio 25% | |||
| Teléfono público 114 | HMX 78%, Aluminio 10% | |||
| Teléfono fijo PBXW-115 | RDX 20%, AP 43%, Aluminio 25% | |||
| PBXN-1 | RDX 68%, Aluminio 20% | |||
| PBXN-3 | RDX 85% | Nylon | Misil Sidewinder AIM-9X | |
| PBXN-4 | Diaminotrinitrobenceno (DATB) 94% | |||
| PBXN-5 | HMX 95% | fluoroelastómero 5% | Proyectiles navales | |
| PBXN-6 | RDX 95% | |||
| PBXN-7 | RDX 35%, TATB 60% | |||
| PBXN-9 | HMX 92% | HYTEMP 4454 2%, adipato de diisooctilo (DOA) 6% | ||
| XTX8003 | PETN 80% | Sylgard 182 ( caucho de silicona ) 20% | Armas nucleares de alta velocidad y extruibles ( W68 , W76 ) | [15] |
| XTX8004 | RDX80 % | Sylgard 182 ( caucho de silicona ) 20% | [15] |
Referencias
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- ^ Unidad de detonación abierta del Área técnica 36 — SUPLEMENTO 2-1 Explosivos de desecho detonados en el Área técnica 36 (PDF) (Informe). Septiembre de 1999. pág. 2. Archivado (PDF) desde el original el 1 de octubre de 2022.
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