D-58《火工药剂学》

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缺点:起爆能力小,威力小,受热易分解,流散性差。 应用:击发、针刺等混合药剂以及共沉淀起爆药的组分。

第八章 配位化合物起爆药

要求:

1、掌握配位化合物定义及其性能特征; 2、了解几种常见的配位化合物起爆药。 主要内容:

配位化合物:指化合物中含有金属原子或离子作为中心原子,接受配位体的孤对电子或π电子形成配位键的化合物。中心离子(或原子)一般是过渡金属,配位体一般是含有孤对电子的原子及基团。

几种常见的配位化合物起爆药:CP(高氯酸·五氨·[2-(5-氰基四唑)]合钴(III))、BNCP(高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(III))、DACP(高氯酸·四氨·双叠氮基合钴(III))、NHN(硝酸三肼合镍(II))、NHA(叠氮二肼合镍(II))、GTG(高氯酸三碳酰肼合镉)等。 8.1 配位化合物起爆药结构与性能特征

配位化合物起爆药的性能特征:一般既有起爆药的特性又有猛炸药的特性,是一类“燃烧转爆轰”类起爆药,在未加约束的粉末状态下,性能像猛炸药,对撞击、冲击顿感,同时火焰感度、静电感度比常规起爆药低;当压入雷管管壳内,又可用桥丝、火焰起爆并迅速转为爆轰。另一特性是爆速比常规起爆药高,产气量大、残渣少,爆热、比容均较大。

第九章 点火药

要求:

1、重点掌握氧平衡定义及公式;

2、掌握点火药基本概念、分类、基本要求、点火性能、; 3、了解点火模型机原理、几种常见的点火药。 主要内容: 9.1 概述

点火药:指在外界初始冲能作用下,发生快速燃烧反应,放出大量热、气体和灼热的固体残渣,引燃烟火药、火药和炸药等的火工药剂。

按组分可分为:单质点火药和混合点火药,前者大多数是有机化合物或弱起爆药,后者为氧化剂、可燃剂、粘结剂等组分的混合物。

根据性能和用途分:有气体的、微气体的、无气体的、缓燃的、速燃的、耐高温的、暗

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燃的、高能的、对静电射频顿感的等。 9.2 对点火药基本要求

归结为四点:①产物中要含有大比例凝聚态产物; ②产物中要含有一定量气态产物; ③好的热感度和低的发火点; ④储存安定性、相容性和性能稳定性好 9.3 点火药的点火模型与原理

固相点火理论:不考虑药剂气相中的化学反应和质量扩散对点火过程的影响,认为点火过程主要是点火药的点火热源直接加热装药的表面,使其温度升高到发火点以上而燃烧,进而火焰传播到整个装药的燃烧面,保持正常燃烧。

由点火延迟期公式,分析影响点火的因素。 9.4 点火药的燃烧产物与点火性能

点火药的点火性能主要取决于两个方面:一是点火热源必须产生足够的熔融态的固体颗粒产物;二是点火热源必须产生足够的高温高压的气态产物。

评价点火药点火性能的两个指标:点火药燃烧时产生熔融态粒子的大小及其在总粒子量中占的比例或分布、点火压力。

点火压力:指在一定条件下,点火药点燃后,能使被点燃药柱产生稳定燃烧所需的最小压力。

9.5 点火药量的确定(了解) 9.6 点火药的配方设计

设计原理:根据混合药剂中所含可燃剂全部燃烧生成稳定的化合物,所需氧化剂中氧或利用空气中氧来完成氧化还原反应。

氧平衡:指每克药剂燃烧时,其所含可燃元素(或可燃剂)除被自身所含的氧给氧化成稳定的化合物(如C氧化为CO2,H氧化为H2O等)以外,其所余或不足氧的克数。符号OB,单位克氧/克药。

对于CaHbOcNd炸药,其氧平衡OB的公式为:

Mr:为炸药的相对分子质量 16:氧的相对原子质量 OB>0正氧平衡 OB=0零氧平衡 OB<0负氧平衡 9.7 典型点火药

1、黑火药

典型黑火药配方:硝酸钾75%、木炭15%、硫磺10%;俗称“一硝二磺三木炭”,

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一指的是一斤,当时一斤为十六两,二三的单位为两。

黑火药的特点:火焰感度高、比容较大、点火压力大,但燃烧产物中熔融态颗粒少,点火能力较小。

2、高能点火药

大多用于钝感的或难以点燃的烟火药或推进剂等火工药剂。举例:硼-硝酸钾点火药(B/KNO3)、镁-聚四氟乙烯(Mg/PTFE)高能点火药、钛-高氯酸钾(Ti/KClO4)。

3、其他点火药

第十章 延期药

要求:

1、掌握延期药的概念、组分、分类、燃速、燃速影响因素、 2、了解燃烧波结构、几种典型延期药的性能。 主要内容: 10.1 概述

延期药:一种利用恒定燃速和恒定燃烧的定长药柱,为传爆序列或传火序列提供精确的延期作用时间的火攻药剂。主要由可燃剂、氧化剂和粘合剂等组成,或加入其它添加剂。

可燃剂:决定延期药的燃烧性能和安定性能的重要组分,常用的有金属和合金化合物。 氧化剂:对延期药的燃烧性能如燃速、感度以及安定性等有直接的影响,常用的氧化剂有KClO4、KClO3、Ba(NO3)2、KNO3、BaCrO4、Pb3O4、PbO2、Fe2O3等。

粘合剂和添加剂:有利于药剂的造粒,提高流散性,便于准确的定量装压药工艺,调节燃速、降低感度和改善药剂的物理化学性能,常用的有虫胶漆、硝化棉、酚醛树脂、硅藻土、氟化钙。

技术要求:燃烧时间精确、作用可靠;化学物理定性好、组分之间具有良好的相容性;机械感度低,能保证制造、运输、使用的安全性。

分类:①按延期药燃烧时有无气体分:有气体的(如:黑火药)、微气体的(以金属为可燃剂的延期药)、无气体的(金属间化合物延期药);②按可燃组分不同分:钨系延期药、硼系延期药、硅系延期药等;③按延期时间分:微秒级延期药(瞬时延期药)、毫秒级延期药(短延期药)、秒级延期药(长延期药)、有机组分延期药等。 10.2 延期药的燃烧过程

延期药燃烧的两个阶段:延期药的点火或引燃阶段、火焰向延期药剂深部传播的燃烧阶段。点火或引燃是延期药接受外加点火能量刺激,被诱发热反应阶段,它是延期药局部表面温度上升至着火点的过程,时间较短;后一阶段则是火焰全面向延期药剂表面扩展,并层层

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向未反应药剂传播的燃烧过程。

延期药引燃后燃烧的传播过程,是以燃烧反应波的形式传播,反应区的能量是通过热传导、对流、辐射和燃烧产物的扩散作用传入未反应的下层药柱,维持燃烧过程的自持进行。 10.3 延期药点火-燃烧物理模型的描述 10.4 延期药燃烧波结构分析

延期药的燃烧波:指延期药处于稳定燃烧阶段,整个燃烧区都是平行、连续的向延期药柱的未反应区域传播,故将整个燃烧区称作为燃烧波。

大多数微气体延期药的燃烧反应,是以固相反应为主导的燃烧反应。 燃烧波的结构:加热区、预点火区、固相反应区、反应产物区。 10.5 延期药的燃烧速度

燃烧速度的两种表示方法:线性燃速、质量燃速。

线性燃速:是指单位时间内沿延期药燃烧表面的法线方向上,烧掉延期药的厚度或距离。通常由实验测得的燃速为平均燃速。μ=dh/dt

质量燃速:指单位时间内单位燃烧面上,沿其法线方向烧掉延期药剂的质量。μm=dm/Adt 两者关系:μm=μ×ρ

延期药的燃速既取决于药剂的组成的性能和配方,也取决于药剂的燃烧环境和条件,主要影响因素如下:

(1)药剂组分配比

金属组分或添加良导热体组分,可使药剂导热性增加,有利于提高药剂的燃烧反应和加快热量传播,从而引起燃速的增加;反之,添加惰性稀释剂或热绝缘体组分,药剂燃速下降。

(2)组分粒度和表面状态

通常粒径减小,相当于比表面积增加,氧化剂和可燃剂颗粒之间接触更充分,更有利于药剂燃速增加,同时提高延期精度。

(3)装药密度

通常药柱装药密度大,颗粒之间的孔隙较小,燃烧气体不易渗透到孔隙中,燃速减慢 (4)延期药壳体的材料和厚度

该因素主要决定于管壳材料的导热性,管壁可以将热量提前传递到未燃烧药剂,进行预热,因而加快燃烧反应的进行。

管壁厚度增加,管壁吸收的热量也增多,对未燃药剂的预热作用减小,故延期药燃速降低。

(5)环境温度和压力

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