Ξ塑料粘结炸药的感度测试方法及钝感机理的讨论
胡庆贤
(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳 621900)
摘要:报道了用不同的撞击装置测试塑料粘结炸药撞击感度的结果,并对炸药的钝感机理进行了讨论。
关键词:炸药;撞击感度;机理
中图分类号:TQ 560.71 文献标识码:A 文章编号:100727812(2002)0120057202
引 言
通常人们用落锤仪测试炸药在固定落高下的爆炸概率或50%爆炸特性落高来评价炸药的撞击感度,测试炸药的爆炸概率,多使用由击柱、击柱套和底座组成的限制型撞击装置(以下简称标准撞击装置),受试炸药被限制在上、下击柱和击柱套之间。
我国多使用这种撞击装置。
而美国洛斯2阿拉莫斯国家科学实验室(LANL )、劳伦斯・利物莫尔实验室(LLNL )则是使用非限制型撞击装置——12型撞击装置,测试炸药50%爆炸特性落高,试样放置在砂纸上。
采用不同的撞击装置进行试验,可模拟炸药在不同的状态下对撞击的敏感程度。
用上述两种撞击装置测试塑料粘结炸药的方法,已有大量的报道,但所测炸药的配方有较大不同。
用标准撞击装置测试的炸药中除粘结剂外,使用了石蜡、石墨、硬脂酸、氮化硼、二硫化钼等钝感剂,而用12型撞击装置测试的炸药多含有较多的粘结剂而不含上述的钝感剂,由于用上述不同的撞击装置测试同一种炸药的数据尚少,对同一种炸药,由一种撞击装置测试的结果,难以估计用另一种撞击装置测试的结果。
本文报道了用标准撞击装置和非限制型撞击装置测试几种塑料粘结炸药的感度测试结果,并对炸药的钝感机理进行了讨论。
1 实验方法
测试炸药的爆炸概率,按国家军用标准规定进行。
试验条件为:锤重10000±10g ,落高250±1mm ,药量50±1m g 。
测试炸药的50%爆炸特性落高按文献[1]的方法进行。
判爆标准采用了美国军标中规定的用声音判爆的方法。
试样的爆炸声用CH 11型电容传声器、FDC -2A 型传声放大器和N J -1型电平记录仪测定。
电容传声器放在高1m 、距声源1m 的位置上。
当试样的撞击声压级大于落锤从最高落高“空打”的撞击噪声时,判为爆炸。
否则,为不爆炸。
表1 几种塑料粘结炸药的感度测试结果试样名称
配 方爆炸率 %H SD c m ΡJO 29159
HM X +粘结剂+钝感剂1526.6±0.15EH FW
HM X +F 2311+W 040.3±0.09CR 45
TA TB +RDX +粘结剂+钝感剂871.5±0.18
TH 4748TA TB +HM X +粘结剂+钝感剂089.1±0.13
M T 24TA TB +HM X +粘结剂
089.7±0.11JB 29014TA TB +粘结剂
0>1402 实验结果与讨论
1)用上述撞击装置测试的几种塑料粘结炸药的感度结果如表1所示。
由表1可见,用击柱、击柱套、底座组成的撞击装置测试塑料粘结炸药的爆炸百分数,与非限制型撞击装置测试炸药50%爆炸特性落高的
结果并不完全一致。
特别是以HM X 等高感度炸药为基、其含量在95%以上,仅含少量粘结剂和钝感剂的炸药如EH FW 炸药,用标准撞击装置测其爆炸百分数,其撞击感度可达到TN T 的水平(爆炸百分数4%～8%),甚至为零。
但用非限制型撞击装置测试50%爆炸特性落高,则感度较高。
表明这些75 第1期 2002年火炸药学报Ξ:2001-08-09
炸药在一定的条件下受撞击时,才表现出较为钝感。
只有炸药中含有大量TA TB 时,例如JB -9014炸药,用上述两种撞击装置测其感度,其结果均较低,表明炸药是钝感的。
2)用文献[1]所述的方法测试上述炸药的感度时,在落锤的撞击下,炸药更易流动,不仅炸药颗粒之间、炸药与击柱之间相互摩擦,还有炸药与砂纸间的摩擦,后者比炸药与击砧表面的摩擦更易产生热点。
使用了砂纸,炸药与钢砧之间的热传导变困难,在落锤撞击下,由于炸药中空气泡的绝热压缩、炸药间及炸药与周围介质间的摩擦等原因产生的热,不易向击砧传递,也导致炸药易发生反应。
由于试验条件的变化,用标准撞击装置试验表现出钝感的炸药,用非限制型撞击装置试验时,有些则表现出较高的感度。
3)为了降低炸药的感度通常使用钝感剂,但对钝感剂的钝感机理有不完全相同的观点。
L inder 认为钝感剂对热点的形成没有影响,钝感剂的重要作用是作为有效的绝热体阻止热点处的热量传播。
热扩散系数小的材料具有较强的钝感能力。
钝感剂的钝感作用与它的吸热性质无关。
Кариухин等认为,钝感剂的作用,除它的绝热性质外,润滑性质是决定钝感作用的重要因素。
在外力作用下,钝感剂层能迅速发生塑性形变,导致了炸药中应力的均匀分布,减少了热点产生的可能性。
Bow ers 等人则认为,钝感剂的主要作用是从局部起爆范围吸热,钝感剂的比热是决定钝感能力的主要因素。
钝感剂的熔点和硬度对钝感效果也有重要影响。
笔者认为,正如用不同的感度测试方法评价同一种炸药的感度,所得结果可能不尽一致,钝感剂的钝感效果和钝感机理,在不同的试验方法和使用条件下也不完全相同。
只有根据钝感剂的使用情况、测试感度的撞击装置进行具体分析,才能得出正确的结果。
Bow ers 等人在研究RDX 的钝感问题时,使用12型工具进行试验,通过把RDX 放置在良绝热材料、劣绝热材料薄板之上或之间,以及用除去全部砂粒的砂纸的试验结果表明,如果试验条件的改变减小了从RDX 到击柱和钢砧的热传导速度,则使炸药变敏感。
在研究添加剂的钝感作用时,所用试样是添加剂与炸药粉末的混合物,添加剂的用量达到10%。
试验时,试样放置在两张正方形胶粘薄纸板之间。
这就减少了炸药与击砧、击柱之间的热传递。
由试验结果可见,添加剂的钝感性能有随添加剂比热的增加而增加的趋势。
石墨、硫粉则由于比热小,显示出钝感作用。
此时,添加剂的润滑作用与吸热作用比较,由添加剂的吸热引起的钝感作用被突出的表现出来。
表明在所试条件下,钝感剂的主要作用是从热点吸收热量。
表2 炸药感度测试结果配 方钝感剂包覆情况撞击感度 %JO 29159钝感剂包覆不好,有些HM X 晶粒的表面未完全被包覆56.76JO 29159钝感剂包覆较好,HM X 晶粒的表面已被包覆16.16H +ABS +C 石墨包覆不好,有些HM X 晶粒的表面未完全被石墨包覆64.72H +ABS +C 石墨包覆均匀16.20注:测试条件:10kg 落锤,250mm 落高,50m g 药量,标准撞击装置。
我国用标准撞击装置测试炸药感度时,
试样放置在上、下二击柱之间,即二个钢表
面之间,试样与击柱间的热传递情况较好。
所用钝感剂一般是包覆在炸药颗粒表面上
(先用粘结剂将炸药颗粒包覆,在外面再包
上一层钝感剂),由于将钝感剂包覆在炸药
颗粒表面,改变了炸药表面的力学性能,除
钝感剂的吸热、隔热作用外,炸药晶体表面
的剪切区域将向钝感剂层转移。
而钝感剂层
发生迅速的塑性形变,导致了应力的均匀分布,不易产生热点。
钝感剂在炸药颗粒表面的包覆情况不同,炸药的钝感效果则不同。
如表2所示。
由表2可见,炸药配方相同,钝感剂在炸药颗粒表面的包覆情况不同,炸药的撞击感度差别很大。
虽然石墨的比热不高,但它是一种固体润滑剂,只在在炸药颗粒的表面包覆均匀,就能有效地钝感。
由此可见,在上述条件下,钝感剂的主要作用是减少炸药颗粒之间以及炸药与周围介质间的摩擦。
因此研究塑料粘结炸药的造粒工艺是十分重要的。
使钝感剂牢固、均匀地包覆在炸药颗粒的表面,不使单体炸药的晶粒裸露,是使塑料粘结炸药钝感的重要条件。
4)钝感剂的熔点、硬度低,其钝感效果好。
分别将不同质量的石墨、石蜡粉末放入标准撞击装置,用装有冲击加速度计的5±0.005kg 落锤自40c m 落高自由落下进行撞击,测试落锤的撞击加速度。
(下转第40页)
炸药的稳定,因此而温度的降低可大幅度提高炸药的稳定性。
3.4 敏化方式的选择
从根本上说,敏化方式不能对乳化炸药稳定性带来较大影响,但由于微球在炸药中能较长时间稳定保持,因而其敏化的乳化炸药一般具有较好的稳定性,化学发泡敏化的乳化炸药随着贮存时间的增加,气泡不断地从药体中逸出,炸药密度会有所增大。
珍珠岩容易破裂及容易刮破粒子油膜等原因,降低了炸药的稳定性,相对而言它们敏化的炸药贮存稳定性不如微球。
4 结论
1)评价乳化炸药稳定性的各种常用方法这些方法都是从某一侧面反映乳化炸药的稳定性,难以预测乳化炸药的稳定性。
乳化炸药稳定性主要应该从连续相油膜、油水界面膜的强度及对敏化气泡的保持能力等方面来考虑。
2)乳化剂及油相材料的选择是影响油膜和界面膜强度的主要因素,也是影响乳化炸药稳定性主要的因素。
提高乳化炸药稳定性必须从其原料的选择入手,在这些原材料的选择过程中,必须考虑到原材料各自特性及它们之间的匹配问题。
3)乳化工艺参数的确定与控制直接关系到乳胶基质的质量,与乳化炸药的稳定性密切相关,在生产实践中必须准确把握。
4)适当添加少量的添加剂有助于提高乳化质量、改善晶型结构、降低分散相的析晶点,从而提高乳化炸药的稳定性。
参考文献:
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(上接第58页)
从试验结果可见,随试样质量的增加,落锤的撞击加速度减小。
石蜡更为明显。
试验中发现,部分石蜡在落锤撞击时熔化,从击柱、击柱套的间隙中被挤出。
石蜡作为钝感剂使用,不但能减少炸药颗粒间的摩擦、使试样中应力分布均匀,而且由于石蜡熔点低,易熔化、流动,可与发生着的热点有效接触,使其熄灭。
石墨是层状结构的固体,有减少炸药颗粒间的摩擦的作用,在我国作为钝感剂,被广泛使用。
TA TB熔点超过300℃,爆热较低(4270kJ kg),在落锤试验、枪击试验、苏珊试验、滑道试验中,都显示出极好的安全性能,它有与石墨相似的层状结构,可作为活性钝感剂钝感HM X、RDX、2#等高感度炸药。
含大量TA TB的炸药,不仅用上述两种撞击装置测试的撞击感度都较低,而且摩擦感度试验、苏珊试验、枪击试验、滑道试验都表明,这类炸药的感度低,属于低感或钝感炸药。
参考文献:
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