２０世纪６０年代日本开展了硝基增塑剂的研 究，将ＢＤＮＰＦ／Ａ用于｝占ｌ体推进剂中，发现它能 提高推进剂的浇注性能【ｌ ２１。其他国家如印度、保 加利亚、德国也早已开展了该增塑剂的研究，并 将其用于少烟、无烟推进剂体系中。
ＢＤＮＰＦ／Ａ用于双基推进剂（ＤＢ）和改性双基推 进剂（ＣＭＤＢ）中，可显著改善推进剂的力学性能 和燃速，详见表３…ｌ。改性后的ＤＢ和ＣＭＤＢ推 进剂的能量和稳定性能列于表４…ｌ。由表４可见： 在ＣＭＤＢ中加入ＢＤＮＰＦ／Ａ改性后，有效改善了 推进剂的氧平衡。热值提高２０％－３０％，比冲提 高１ ０ｓ，表明推进剂的能量得到明显提高。
３毒性及安全性
３．１毒性㈣ ＢＤＮＰＦ和ＢＤＮＰＡ均为带有硝基的缩醛类化
合物，其中醚键引起的刺激作用不明显，硝基为 产生毒性的主要活性基团，故毒性与一般硝基化 合物类似。ＢＤＮＰＦ和ＢＤＮＰＡ的急性联合作用为 相加作用，对皮肤、黏膜无明显的局部伤害，且 不易被皮肤吸收，持续染毒未见对生长发育有明 显影响和蓄积作用。实验条件下，Ｂ Ｄ Ｎ Ｐ Ｆ、 ＢＤＮＰＡ和ＢＤＮＰＦ／Ａ均未引起大鼠骨髓细胞染色 体畸变率和人体外周血淋巴细胞ＳＣＥ（姊妹染色单 体交换）频率增加，与Ａｍｅｓ试验（污染物致突变 性榆测）阴性结果一致，可认为上述３种物质无明 显致突变作用。 ３．２安全性
４应用
４。１在推进剂中的应用 ＢＤＮＰＦ／Ａ于１９４６年由美国海军局牵头开始
研制，２０世纪６０年代中期，由美国喷气通用公 司研制出氯代硝化法生产ＢＤＮＰＦ／Ａ的连续多步 工艺，并建立了生产厂。美国人在应用中发现， 在推进剂中加入ＢＤＮＰＦ／Ａ，可改善和简化制造 过程：处理过程的危险性不高于三硝基甲烷 （ＴＮＴ）；可常温同化，避免加热固化引起的同体 燃料破裂的问题。美国海军已将其用于北极星 Ａ一３潜地导弹一级发动机中１３１。
关键词：含能增塑剂；硝酸酯增塑剂；ＢＤＮＰＦ／Ａ；ＰＢＸ；ＣＭＤＢ 中图分类号：ＴＱ４１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—２１９１（２０ｌｏ）ｏｌ一００２３—０５
２０世纪９０年代以来，随着高新技术在现代 化战争中的大量应用和战场环境的日趋苛刻，导 弹研制进入了一个新的发展阶段。要求推进剂具 有较高的能量水平，降低特征信号，提高导弹的 精确制导能力和隐蔽性能，同时要求推进剂具有 低的机械敏感度。高能、钝感、低特征信号成 为目前圊体推进剂发展的主要方向。
表６ ＲＤＸ—ＣＭＤＢ推进剂的燃速和比冲
配方ｉ而－—蕊ｉｊ絮罴业可而Ｆ—而ｔｔ≯ｌ，／ｓ Ｔａｂ．６ Ｂｕｒｎｉｎｇｒａｔｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｍｐｕｌｓｅ ｏｆ ＲＤＸ·ＣＭＤＢ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ
ＲＤＸ／ＤＥＰ
６，４
８．７
１０．３
２４４
ＲＤＸ／ＢＤＮＰＦ／Ａ
７．０
９．５
ｌ １．２
２５４
注：表巾所有数值均为质量分数；Ｐ ＥＧ为聚乙二醇， ＴＭＰ为三羟甲基Ｉ坷烷；ＰＮＡ为多硝基金刚烷；Ｆｅ（Ⅲ）ＡＡ为乙 酰丙酮铁；ＴＤＩ为甲苯二异氰酸酯。
Ｗｅｎｄｙ Ｂａｌａｓ等人‘¨１研究了ＣＬ一２０ ＰＡＸ炸药 系列配方，ＰＡＸ配方中大量使用了含能增塑剂 ＢＤＮＰＦ，Ａ。研究认为：二系列含铝的ＣＬ一２０炸 药配方已经在多功能坦克炮和高能弹头上得到发 展和应用。ＰＡＸ—ｌｌ（ＣＬ一２０ ７９％、Ａｌ粉ｌ ５％、 ＢＤＮＰＦ／Ａ ３．６％、ＣＡＢ ２．４％），固体质量分数 为９４％；ＰＡＸ一２９（ＣＬ一２０ ７７％、Ａｌ粉１ ５％、 ＢＤＮＰＦ／Ａ ４．８％、ＣＡＢ ３．２％），圊体质量分数为 ９２％。这２种炸药用于多用途反装甲战斗部和高 爆战斗部，用于打击重装甲和城市目标。ＰＡＸ一 ２９有较好的敏感性能，且在总能量上比ＬＸ—１４高 ４２％，在能量扩展上比ＬＸ—１４高２８％。几种炸 药的性能比较见表８。
摘 要：ＢＤＮＰＦ／Ａ具有适宜的密度和黏度，与众多的推进剂和炸药组分相容性良好。ＢＤＮＰＦ／Ａ 毒性与一般硝基化合物类似；安定性好。在配方中替代ＮＧ，可降低配方的冲击敏感性；能量适 中，具有出色的氧平衡和热平衡数值，在配方中替代惰性增塑剂，可显著改善配方的燃速和比冲。 ＢＤＮＰＦ／Ａ在ＤＢ、ＣＭＤＢ等推进剂配方和ＰＢＸ、ＰＡＸ系列炸药配方中都得到了广泛应用，是制备 钝感含能材料的必要含能增塑剂之一。
甲醛（Ｂ Ｄ Ｎ Ｐ Ｆ）和双２，２一二硝基丙醇缩乙醛 （ＢＤＮＰＡ）是此类化合物的典型代表。ＢＤＮＰＦ／Ａ 增塑剂是ＢＤＮＰＦ和ＢＤＮＰＡ的等质量比混合物。
ＢＤＮＰＦ／Ａ增塑剂具有非常低的蒸气压、适 宜的密度和黏度、极好的稳定性和相容性，可与 推进剂其他组分很好相容。用其代替惰性增塑剂 时，可降低推进剂同体含量，提高推进剂燃速和 比冲，且元损弹道性能；用其代替硝酸酯增塑剂 时，可适当提高推进剂的低温力学性能，降低推 进剂加ｊ［、储存、运输过程中的危险性，而弹 道性能变化极小。优异的性能促进了ＢＤＮＰＦ／Ａ 增塑剂的研究开发和广泛应用。
２０１０年第８卷第１期
化学推进剂与高分子材料 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ＆Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
·２３·
ＢＤＮＰＦ／Ａ：Ｌ曾塑剂的性能及其应用
刘长波１’２，朱天兵２，马英华２，冯晓晶２，宋世平２。 （１．北京化Ｊ二大学化Ｔ学院，北京１０２２００；２．黎明化：Ｊ：研究院，河南洛阳４７１０００）
除用于ＣＭＤＢ推进剂配方外，ＢＤＮＰＦ／Ａ还 对叠氮黏合剂体系表现出了良好的相容性。在 ＡＰ／ＰＤＭＳ（聚二甲基氧硅烷）推进剂配方中，燃速 只有６０ｒａｍ／ｓ（１０ＭＰａ条件下）。将配方中的ＰＤＭＳ 替换为ＧＡＰ／ＢＤＮＰＦ／Ａ后，ＡＰ／ＧＡＰ／ＢＤＮＰＦ／Ａ推 进剂配方的燃速为６６０ｍｍ／ｓ（１０ＭＰａ条件下），提
注：沸点为１．３３ Ｐａ条件下的测定值。
收稿日期：２００９一ｌｌ一２Ｉ 作者简介：刘长波（１９７ ７一），男。商级Ｊ：程师，在读硕上，主要从事硝基禽能材料的研制与生产。 电子信箱：ｌｉｕｃｈａｎｇｂｏ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．Ｃ１１
万方数据
２４·
化学推进剂与高分子材料 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ＆Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＢＤＮＰＦ／Ａ用于ＡＰ—ＣＭＤＢ中【１ ３１，替代惰性 的ＤＥＰ的燃速和比冲结果见表５。南表５可见。 燃速提高约５０％，理论比冲最高达到２６２ ｓ。
ＢＤＮＰＦ／Ａ用于ＲＤＸ—ＣＭＤＢ推进剂的燃速和 比冲结果见表６【Ｉ ３１。
万方数据
推进剂配方
刘长波等·ＢＤＮＰＷＡ增塑剂的性能及其应用
·２５ ·
表３推进剂的力学性能和燃速 Ｔａｂ．３ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｂｕｒｎｉｎｇ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ
为降低推进剂的特征信号，要减少推进剂配 方中产生烟、焰的铝粉含量，可用奥克托今 （ＨＭＸ）或黑索今（ＲＤＸ）取代或部分取代其中的高 氯酸铵（ＡＰ）。但这些措施可能会降低推进剂的能 量。为使推进剂既能满足低特征信号要求又能保 持较高的能量，有效途径之一是用含能增塑剂取 代原配方中的惰性增塑剂。在众多含能增塑剂 中。偕二硝基类增塑剂因能量适中、稳定性突出 而被研究者看重。．其中，双２，２一二硝基丙醇缩
Ｇ．Ｍ．Ｇｏｒｅ等人对ＢＤＮＰＦ／Ａ进行了性能测 定，并与邻苯二甲酸二乙酯（ＤＥＰ）和硝化甘油 （ＮＧ）进行了比较，详见表２【¨Ｉ。
由表２可见，ＢＤＮＰＦ／Ａ与惰性增塑剂一样， 对冲击相对钝感，与ＮＧ混合，可有效改善ＮＧ 的冲击感度。
另外，该增塑剂能被强酸水解，但质量分数 ５％以下的碱液对其不起作用。可燃烧但不发生 爆轰，灭火可采用泡沫、干粉或者二氧化碳灭火 器。美国运输部将其列为Ｂ级爆炸物，运输和储 存过程中应远离热源或火源，避免震动ｌｌｌ。
２０１０年第８卷第ｌ期
ＢＤＮＰＦ和ＢＤＮＰＡ虽然都含有偕二硝基，能 量合适，但由于其熔点较高，常温下为同体，在 推进剂和炸药中使用会降低配方的低温力学性 能。而ＢＤＮＰＦ／Ａ却具有合适的密度和黏度（常温 下为Ｏ．２５Ｐａ·ｓ），常温下为液体，较适合在钝 感、高性能的推进剂和炸药配方中使用。
Hale Waihona Puke 表２增塑剂的敏感性ＲＤＸ／ＢＤＮＰＦ／Ａ／ＣＣ
１０．５
ｌ １．６
１２．３
２５３
ＲＤＸ，ＡＩ／ＡＰ，ＤＥＰ／ＣＣ
９．０
Ｉ １．８
１４．３
ｌ ７．７
２５９
ＲＤＸ／ＡＩ／ＡＰ／ＢＤＮＰＦ／Ａ／ＣＣ
８．６
ｌ Ｏ．４
ｌ ３．６
ｌ ８．６
２２．２
２６４
南表６可见，在含Ａｌ的ＲＤＸ—ＣＭＤＢ推进剂 中，燃速达到８．６－２２．２ ｍｍ／ｓ，最高理论比冲达 到２６４ｓ。燃速和比冲的提高源于ＢＤＮＰＦ／Ａ出色 的氧平衡和热平衡，使其燃烧时在推进剂表面形 成热的反作用力，从而促进凝相的分解。
火焰温度／Ｋ ２４５４ ２９９７ ２８３３ ３ １４９ ３ １４９
表５ ＡＰ—ＣＭＤＢ推进剂的燃速和比冲 Ｔａｂ．５ Ｂｕｒｎｉｎｇ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｍｐｕｌｓｅ ｏｆ ＡＰ－ＣＭＤＢ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ
热稳定性交验／ｒａｉｎ ８．０ ８．０ ８．０ ７．５ ７．５
注：Ｃ Ｃ为业铬酸铜。
Ｔａｂ．２ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｓ
２制备
ＢＤＮＰＦ／Ａ的主要合成方法有硝酸银氧化硝 化法１２１、氯化法１２－３１和环境友好的新的氧化硝化 法１４－ｓ１。３种方法均以硝基乙烷为起始原料，经主 要的羟甲基化反应和硝化反应制得关键中间体 ２，２一二硝基内醇（ＤＮＰＯＨ）。３种方法的主要区别 在于引人硝基的取代方式不同。硝酸银氧化法是 使用硝酸银作为氧化剂，在氧化的同时引入亚硝 酸钠提供的硝基，此法需要消耗昂贵的金属银， 回收设备投资较大，需要使用规格较高的低氯含 量氢氧化钠，且生产能力有限【２ Ｊ。美国已利用氯 化法工艺建成连续法生产线，并大规模生产，此 法的缺点是使用了破坏环境的氯气原料，合成过 程产生的中间体钾盐在干燥状态下非常敏感， 不利于安全操作”Ｉ。新的氧化硝化法首先南 Ｖｙｔａｕｔａｓ Ｇｒａｋａｕｓｋａｓ等人【４１提出，目前Ｔｈｉｏｋｏｌ公 司【９１已建成千克级规模的生产装置，但由于工艺 限制，没有大规模生产。目前，氯化法仍为该 产品的主要生产方法。