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]
Los explosivos unidos con polímeros tienen varias ventajas potenciales:
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]
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.
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]
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.
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).
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]
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