下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
2.2 猛炸药 |
|
猛炸药是以爆轰的形式对外界做功的一类炸药，爆炸变化的典型方式是爆轰，是爆炸性最猛烈、破坏威力最大的一类炸药。与起爆药相比，猛炸药具有感度低，爆轰过程的激发期长，爆速、爆热大，产生的气体多等突出特点。在导弹火工品中，雷管、导爆药柱、传爆药柱、扩爆药柱等起爆、传爆类火工品中都会装有猛炸药。
由于猛炸药具有较小的感度和较长的爆轰激发期，大部分猛炸药在通常条件下，不能被简单的初始冲量所起爆，而是用起爆药来激起猛炸药的爆轰。对于感度小的猛炸药还必须使用传爆药柱来起爆。传爆药柱是用起爆较敏感且威力较大的猛炸药制成的。
对火工品装填的猛炸药的基本要求是：
（1）对撞击、热、摩擦、火焰、静电及射频等感度要低，以利于运输、储存及勤务处理安全。
（2）对冲击波和爆轰波作用的感度要高，以易于起爆，保证作用可靠。
（3）起爆临界直径要小，以利于完全起爆并传递爆轰波。
（4）具有良好的威力和猛度等爆炸做功性能。
（5）具有良好的物理、化学安定性和相容性，以利于长期稳定储存。
2.2.1 太安
太安，学名季戊四醇四硝酸酯，简称PETN，是1894年由R.Tollens制得的。第二次世界大战期间，PETN由于性质稳定、威力大，成为重要的高能炸药之一。
季戊四醇与硝酸发生酯化作用，生成季戊四醇四硝酸酚，即太安，分子式为C（CH 2 ONO 2 ） 4 ，相对分子质量为316.2。
C（CH 2 OH） 4 +4HNO 3 → C（CH 2 ONO 2 ） 4 +4H 2 O
1.物理性质
1）外观
太安为白色结晶物质，钝化后的太安为玫瑰色。
2）密度
太安的密度为1.77g/cm 3 ，假密度为0.2～0.3g/cm 3 ，当压药压力为400～450kg/cm 2 时，装药密度约为1.60g/cm 3 。不同压力下的装药密度如表2-5所示。
表2-5 不同压力下太安装药的密度
3）熔点
纯太安的熔点为141.3℃，所以不能用于注装。太安在室温下不挥发。在140～145℃时，由熔化开始经过半小时后，太安即分解，同时放出氮的氧化物。
4）溶解度与吸湿性
太安几乎不溶于水，50℃时在100g水中能溶解0.01g。太安在水中感度下降，所以可储存于水中。
太安能溶解于有机溶剂中，其中最好的溶剂是丙酮，所以常用丙酮重结晶法精制太安。此外，太安还能溶解在硝基苯、戊醇、梯恩梯和硝化甘油中。太安不吸湿。
2.化学性质
1）与酸碱作用
太安是中性物质，与碱长期作用时，会皂化。与2.5%的氢氧化钠溶液共煮沸，分解极为缓慢，在氯化亚铁溶液中煮沸则很快分解。含酸的太安很不安定，干燥和长期储存时可能自燃，因为酸可促进它的分解。
2）与金属的作用
太安不与金属作用。
3）与水的作用
在接近100℃时用水处理，太安发生水解。在125℃并加压时，水解进行得十分迅速，而当存于0.1%硝酸时，水解大大加快，主要生成季戊四醇二硝酸酯。酸性水解速度比稀氢氧化钠溶液引起太安水解的速度小。
4）光的作用
太安在温度为其熔点以上时，用480J的闭光能和20μs的延滞期可以使它发生爆炸。太安也能被γ射线的照射而分解。
5）热的作用
太安的热安定性不如梯恩梯好，但比特屈儿好。太安在常温下是安定的，放置12年无显著变化。当加热到熔点以上时会分解，在长期加热到175℃以上时，会冒黄烟而分解；温度达190～200℃时，能引起自行分解而发火。
3.爆炸性质
1）爆炸反应方程式
太安的理论爆炸反应方程式为：
C（CH 2 ONO 2 ） 4 → 3CO 2 + 2CO + 4H 2 O + 2N 2
2）感度
（1）热感度：太安的5min爆发点为215℃，5s爆发点为225℃。太安的火焰感度大，易于点燃，燃烧时发出明亮的火焰。少量太安点燃后能平静地燃烧，量多时（如超过1kg）可能转变为爆轰。在密闭器中点燃，即使量少也可发生爆轰。
（2）撞击感度：太安的撞击感度在标准落锤试验中为100%（10 kg/25cm）。
（3）摩擦感度：在摩擦摆试验中，其爆炸百分数为92%～96%。
（4）枪击感度：步枪射击时100%爆炸。
（5）爆轰感度：太安的极限起爆药量分别是对雷汞为0.17g，对氮化铅为0.03g。由于太安感度高，所以一般使用的太安都是经过钝化的。
3）爆轰性能
爆热：6300kJ/kg。
爆温：3627℃。
比容：800L/kg。
爆速：密度为1.77g/cm 3 时的爆速为8600m/s。
4.毒性
太安稍有毒性，能引起血压降低，呼吸短促，但因其蒸气压低且不溶于水，所以毒性不显著。
5.用途
太安的威力较大，有良好的爆轰感度，它可用作雷管的次发装药。而由于它的临界直径和极限直径小，可以制成尺寸较小的雷管。由于太安的爆速较高且稳定性好，故用来制导爆索时爆速变化小，所以它被广泛用于导爆索的装药。
2.2.2 黑索金
1899年G.F.亨宁在合成医药时制得黑索金，1922年G.C.赫尔茨首先确认它是一种有价值的炸药，并成功地用硝酸硝化乌洛托品而制取。由于其爆炸性能好，原料来源丰富，已继梯恩梯之后发展成为现代武器弹药主要装药之一。
（CH 2 ） 6 N 4 + 4HNO 3 → （CH 2 NNO 2 ） 3 + NH 4 NO 3 + 3CH 2 O
黑索金属于环状硝基胺炸药，学名三亚甲基三硝胺，简称RDX（Research Department of Explosive），是一种重要的单质炸药，分子式为C 3 H 6 N 6 O 6 ，相对分子质量为222.1。其结构式为：
1.物理性质
1）外观
黑索金为白色粉状结晶，无臭无味。
2）密度
黑索金的真密度为1.816g/cm 3 ，假密度（堆积密度）为0.8～0.9g/cm 3 ，装药密度常为1.63～1.7g/cm 3 。
若在黑索金中加入少量钝感剂，则在2000kg/cm 2 的压力下，其压药密度可达1.73g/cm 3 。
3）熔点
纯黑索金的熔点为205℃，用直接硝解法制得的军用品熔点为202～203℃，工业品（含1%的杂质）为201～202℃。黑索金熔化时感度增高，还出现分解现象，所以不适于熔化注装，只能压装。
但黑索金能溶于熔融的多硝基芳香族碳氢化合物，并生成低共熔物。根据这一性质，将黑索金溶入熔融的梯恩梯中，组成“梯黑”熔合炸药广泛应用于导弹战斗部等装药中。
4）溶解度与吸湿性
黑索金几乎不溶于水。它在水中的溶解度是：0℃时为0.01%， 100℃时为0.15%。在水中感度下降，所以可存放在水中。黑索金易溶于丙酮、浓硝酸、热苯胺，微溶干醇、苯、氯仿、二硫化碳中，难溶于水、醋酸乙醋、四氯化碳。
5）挥发性
黑索金不挥发。
2.化学性质
1）与酸碱作用
纯黑索金是一种中性物质，不与稀酸作用，浓硝酸在低温下能溶解黑索金（不分解），但用水稀释时又析出。稀苛性碱在加热的情况下，可使黑索金发生水解作用。
2）与金属作用
纯黑索金不与金属作用。
3）光的作用
黑索金在日光的照射下不分解，在紫外光照射下颜色由白色变成淡黄色，但不发生其他变化。
4）热的作用
黑索金热安定性和储存安定性稍次于梯恩梯，但强于特屈儿。在50℃下长期储存不分解。黑索金在85℃下10个月、100℃下l00h、120℃下48h，其质量与外观均无变化。190℃下半分解期为270min。低温下黑索金与奥克托金的真空安定性相近，在高温下奥克托金的真空安定性比黑索金好。
3.爆炸性质
1）爆轰反应方程式
黑索金的理论爆轰反应方程式为：
C 3 H 6 N 6 O 6 → 2H 2 O + 2CO + CO 2 + 3N 2 + H 2
2）感度
（1）热感度：黑索金的5min爆发点为215～230℃，5s爆发点为260℃。
（2）撞击感度：黑索金的撞击感度在标准落锤试验中为80±8%。
（3）摩擦感度：在摩擦摆试验中，其爆炸百分数为76±8%。
（4）枪击感度：黑索金的枪击感度大，用步枪射击时100%爆炸。
（5）爆轰感度：黑索金的极限起爆药量分别是，对雷汞为 0.19g，对氮化铅为0.05g。
3）爆轰性能
爆热：6025kJ/kg。
爆温：3427℃（密度1.79g/cm 3 ）。
比容：907L/kg。
爆速：密度为1.77g/cm 3 时的爆速为8700m/s。
4.毒性
黑索金是一种有毒物质。黑索金中毒途径主要通过消化道、皮肤和呼吸道，其中以消化道为主。
5.用途
黑索金是一种爆炸威力较大、起爆感度较高、安定性好、原料丰富的军用炸药。但由于机械感度高，其压缩性较差，一般都不单独使用。目前纯黑索金主要用作传爆药、导爆索的芯药和雷管的次发装药。在弹药中应用时，都是采用经过钝化处理的钝化黑索金，或是黑索金与其他物质（或炸药）组成的混合炸药，其广泛地应用在传爆管、导弹聚能战斗部中。
2.2.3 奥克托金
1941年在以醋酐法制造黑索金的过程中发现了奥克托金。奥克托金是制造过程中的副产物，后来发现它具有更大的爆炸力。其反应方程式为：
2（CH 2 ） 6 N 4 +8HNO 3 +4NH 4 NO 3 +12（CH 3 CO） 2 O→3（CH 2 ） 4 （NNO 2 ） 4 +24CH 3 COOH
奥克托金学名环四亚甲基四硝胺，简称HMX，是高熔点炸药。分子式为（CH 2 ） 4 （NNO 2 ） 4 ，分子量为296.2。结构式为：
1.物理性质
1）外观
奥克托金为白色结晶物质。
2）密度
奥克托金的密度α型为1.846g/cm 3 ，β型为1.902g/cm 3 。当压力为2000kg/cm 2 和3500kg/cm 3 时，装药密度分别为1.50g/cm 3 和1.56g/cm 3 。
奥克托金的理论最大密度为1.90g/cm 3 。
3）熔点
奥克托金熔点为277～280℃，是一种高熔点的炸药（所以耐热，也称耐热炸药），熔化时分解。密闭下分解温度为210℃。
4）溶解性与吸湿性
与黑索金一样，奥克托金不溶于水，且不吸湿（空气温度为30℃及相对湿度95%时，吸湿量为零）。奥克托金几乎不溶于大多数有机溶剂。
5）挥发性
奥克托金不挥发。
2.化学性质
1）与酸碱的作用
在水和2%的沸腾硝酸或硫酸中6h内不分解。浓硫酸能分解奥克托金，其分解速度比黑索金略慢，但随温度上升而急剧增大。奥克托金的碱性水解比酸性水解快得多，但速度要比黑索金慢。
2）光的作用
照射含黑索金杂质的奥克托金，其熔点会大幅度下降（由278℃降至244℃），而且熔化时发生分解。纯奥克托金在日光下储存时，几乎不发生变化。
3）热的作用
奥克托金具有很高的热安定性，与黑索金相比，它的热安定性高得多，在220℃的半分解期为311min，240℃时为84.5min。含有各种添加剂的奥克托金的热分解速度比纯奥克托金高，说明这类添加剂能降低奥克托金的热安定性。与黑索金（作为杂质存在）及与梯恩梯组成混合炸药热安定性都比纯奥克托金低。
3.爆炸性质
1）爆轰反应方程式
（CH 2 ） 4 （NNO 2 ） 4 → 4H 2 O + 4CO + 4N 2
2）感度
（1）热感度：奥克托金的5min爆发点为291℃，5s爆发点为327℃。
（2）撞击感度：在标准落锤试验中奥克托金的撞击感度为100%。
（3）摩擦感度：摩擦摆试验中爆炸率为100%。
（4）爆轰感度：奥克托金对氮化铅的最小起爆药量为0.17g。
3）爆轰性能
爆热：5629.5kJ/kg。
比容：908L/kg。
爆速：装药密度为1.85g/cm 3 时，爆速为8917m/s；密度为1.894g/cm 3 时的爆速为9110m/s。
临界直径：密度为1.65g/cm 3 时，爆轰临界直径为1mm。
4.毒性
有轻微毒性。
5.用途
奥克托金是一种高威力炸药，由于其化学结构类似于黑索金，因此爆速、爆压和同密度时的黑索金差不多，但其结晶密度比黑索金高，因此它能达到更高的爆速和爆压。目前它是高爆速炸药中综合性能较好的一种。它具有比黑索金更高的热安定性，可以在温度150～200℃下使用。虽然其机械感度高达100%，但可通过加入钝感剂降低，使之满足使用的要求。奥克托金是一种有发展前途的耐热炸药，在导弹火工品组件中有重要应用。
2.2.4 特屈儿
特屈儿化学名为2， 4， 6-三硝基苯甲硝胺，代号CE，分子式为C 6 H 2 （NO 2 ） 3 NNO 2 CH 3 ，它是由二甲苯胺与硝酸作用制得的。
1.物理性质
1）外观
特屈儿为淡黄色晶体粉末。
2）密度
特屈儿的真密度为1.73g/cm 3 ，假密度为0.6～0.7g/cm 3 。特屈儿的密度随压力增大而增大，耐压性很好，当压力分别为1100kg/cm 2 及1600kg/cm 2 时，压装密度可达1.58～1.61g/cm 3 和1.63～1.65g/cm 3 。
3）熔点
特屈儿熔点为127.9℃，军品可达128.75℃，熔化时分解，故不能单独注装。
4）溶解性与吸湿性
特屈儿不吸湿也不溶于水，在乙醇中溶解度很小，在苯和二氯乙烷中的溶解度很大。
2.化学性质
1）与酸碱的作用
特屈儿不与稀酸起反应，但浓酸可使其分解。它能与碱反应，与苛性碱反应较快，通常用亚硫酸钠来销毁少量特屈儿。
2）与金属作用
特屈儿不与金属起反应。
3）热的作用
特屈儿的热安定性比梯恩梯稍差，100℃以上加热时，开始微弱的分解，半分解期为211min。特屈儿在常温下储存20年，65℃下12个月，75℃下6个月，100℃下100h，都无明显的分解变质现象。特屈儿与68%的梯恩梯组成低共熔混合物，它们在66～68.5℃下熔化。
3.爆炸性质
特屈儿在空气中燃烧很剧烈，黑烟很少，如量多或在密闭容器内燃烧时可转为爆轰。特屈儿的感度与威力都比梯恩梯大，尤其是它的爆轰感度比梯恩梯大得多（数倍）。
1）爆轰反应方程式
特屈儿爆炸时按下式分解：
C 6 H 2 （NO 2 ） 3 NNO 2 CH 3 →1.6CO 2 +3.1CO+1.65H 2 O+0.08CH 4 +2.2N 2 +0.5H 2 +0.17HCN+0.16C 2 H 2 +1.7C
2）感度
（1）撞击感度：48±8%。
（2）摩擦感度：16±8%。
3）爆轰性能
爆发点：190～200℃/5min，257℃/5s。
爆热：4545.3kJ/kg。
比容：740L/kg。
爆温：3527℃。
爆速：装药密度为1.65g/cm 3 时，爆速为7446m/s；密度为1.7g/cm 3 时，爆速为7573m/s。
4.毒性
特屈儿有毒，能刺激皮肤，并使皮肤着色。空气中粉末含量不能超过15mg/m 3 。
5.用途
特屈儿是属于中等威力的猛炸药。它的感度与威力都比梯恩梯大，尤其是具有较好的爆轰感度。特屈儿的威力、猛度都高于梯恩梯，而且有良好的爆轰感度，目前主要用作导爆药和雷管的次发装药及传爆药。因为特屈儿的原料（苯二甲胺）来源不足，又加上它有强烈的毒性，国内没有大量生产，所以在很多方面为黑索金所取代。