影響火炸藥吸濕性因素的研究

徐永士, 魏 晗, 張 彬, 黃世銀, 徐 衎

影響火炸藥吸濕性因素的研究

徐永士, 魏 晗, 張 彬, 黃世銀, 徐 衎

（中國人民解放軍63981部隊(duì)， 湖北 武漢 430311）

火炸藥在國防軍事和工業(yè)生產(chǎn)中有著較為廣泛的使用范圍，研究火炸藥的吸濕性對(duì)于火炸藥的生產(chǎn)、儲(chǔ)存有著極大的軍事經(jīng)濟(jì)價(jià)值。分析火炸藥的物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而探索其吸濕的原因，分析影響火炸藥吸濕性的各種因素，并以此改善火炸藥的生產(chǎn)、存儲(chǔ)環(huán)境。

火炸藥；吸濕性

火炸藥在國防軍事和工業(yè)生產(chǎn)中有著較為廣泛的使用范圍，研究火炸藥的吸濕性對(duì)于火炸藥的生產(chǎn)、儲(chǔ)存有著極大的軍事經(jīng)濟(jì)價(jià)值。分析火炸藥的物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而探索其吸濕的原因，分析影響火炸藥吸濕性的各種因素，并以此改善火炸藥的生產(chǎn)、存儲(chǔ)環(huán)境。

通過分析梯恩梯、特屈兒、硝化甘油、硝化二乙二醇、二乙醇-N-硝胺二硝酸酯、硝基胍等多種火炸藥分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，在不同溫度、濕度條件下對(duì)火炸藥的吸濕程度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比，研究影響火炸藥吸濕性的各種因素。

1 火炸藥的吸濕性

火炸藥的吸濕性，是指在一定條件下炸藥從周圍空氣中吸收水分的能力，用吸入水分的百分率表示。

具有吸濕性而本身不溶于水的物質(zhì)，叫吸濕性物質(zhì)，或叫非潮解性物質(zhì)。這類物質(zhì)在火炸藥中常用的有木粉、木炭、硝化棉、梯恩梯、硝化甘油等。這類物質(zhì)吸濕的特點(diǎn)是：無論在什么外界條件（氣溫、空氣相對(duì)濕度）下都具有一定的吸濕能力，而且在任何一個(gè)固定條件下都有一個(gè)最大吸濕量，當(dāng)達(dá)到最大吸濕量后，不論時(shí)間怎么延長，含水量都不會(huì)增加[1]。因?yàn)椋谖镔|(zhì)吸濕的同時(shí)，還伴隨著水分的蒸發(fā)，當(dāng)吸濕與蒸發(fā)的速度相等時(shí)，就構(gòu)成了動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)含水量達(dá)到最大，既不會(huì)增加也不會(huì)減小，這個(gè)最大含水量又叫平衡含水率。

吸濕性一般是通過實(shí)驗(yàn)測定的，即將被測物質(zhì)放在一定溫度和相對(duì)濕度的密閉容器中，測定出它的最大吸水量（即平衡含水率），就是該物質(zhì)的吸濕性。

2 火炸藥吸濕的原因

一般而言，火炸藥吸濕的原因有：表面吸附、表面水汽凝結(jié)、毛細(xì)作用和化學(xué)吸附。

表面積越大的火炸藥，吸附水分的能力就越強(qiáng)；表面越粗糙，吸濕性也越強(qiáng)[2]。理論上，任何物質(zhì)的表面都具有吸附水分子的能力，實(shí)際上，只有那些表面吸附能力較強(qiáng)的物質(zhì)，才表現(xiàn)出明顯的吸濕性。

具有一定相對(duì)濕度的空氣，當(dāng)氣溫下降到它的露點(diǎn)溫度時(shí)，將會(huì)凝成水珠，這些水珠就可能附著于火炸藥的表面而形成吸水。尤其是對(duì)一些多孔結(jié)構(gòu)的火炸藥而言，進(jìn)入空隙內(nèi)的空氣不容易排除，在外面濕度降低時(shí)，里面的濕度讓然較高，特別是氣溫下降時(shí)，更容易在空隙中產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象而加重吸濕性。

當(dāng)火炸藥表面吸附水分之后，就會(huì)通過空隙產(chǎn)生毛細(xì)作用，使表面吸附的水分沿著空隙向里滲透，使吸濕加重[3]。不過，這種作用只在多孔性的火炸藥上才有實(shí)際意義。

多數(shù)火炸藥的吸濕，都是由這三種原因不同程度作用的結(jié)果。但在有些物質(zhì)（如硝化棉、木粉、木炭等）的吸濕中，還有化學(xué)吸附作用。這是因?yàn)檫@些物質(zhì)的分子里含有親水性的羥基（-OH），它能與空氣中的水分子形成氫鍵結(jié)合而吸濕[4]。

火炸藥的吸濕，往往不是單一原因造成的，而是幾種原因同時(shí)作用的結(jié)果。火炸藥的吸濕一般都是比較復(fù)雜的，哪個(gè)原因是主要的，則要看這個(gè)物質(zhì)具體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3 影響火炸藥吸濕性的因素

從吸濕的原因中可以看出，影響吸濕的因素如下：

3.1 火炸藥不同，吸濕性也不同

如表1所示。

表1 幾種常用火炸藥在相對(duì)濕度65%時(shí)的吸濕性Table 1 The hygroscopicity of some explosive in the condition of relative humidity of 65%

3.2 火炸藥的顆粒越小，空隙越多，吸濕性越大

因?yàn)轭w粒越小，比面積越大；空隙越多，毛細(xì)管越多，所以吸濕性越大。如表2所示。

表2 不同尺寸黑火藥的吸濕性Table 2 The hygroscopicity of black power in different sizes

3.3 在空氣的絕對(duì)濕度一定時(shí)，氣溫越高，吸濕性越小

吸附和毛細(xì)作用都是放熱的，溫度升高使水分子的平均動(dòng)能增大，減小吸附和毛細(xì)作用，吸濕性減小[5]。

當(dāng)相對(duì)濕度一定時(shí)，氣溫升高，空氣中的絕對(duì)濕度增大了。這時(shí)，存在著兩個(gè)趨勢：空氣中水分增加可能加重吸濕，但氣溫升高又會(huì)減小吸濕，結(jié)果取決于哪種趨勢是主要的。例如，纖維素在相對(duì)濕度85%以下，溫度升高，吸濕性減小。當(dāng)相對(duì)濕度在85%以上時(shí)，溫度由60 ℃升至110 ℃這個(gè)范圍內(nèi)，吸濕性反而不斷增大。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，是由于從分子相互聯(lián)接的鍵中游離出了新的羥基（-OH）的緣故。由此可見，哪種趨勢在什么情況下為主，是由火炸藥的本性決定的。

3.4 在溫度一定時(shí)，空氣相對(duì)濕度升高，吸濕性也隨著增大

因?yàn)橄鄬?duì)濕度升高，意味著空氣中的水蒸汽壓增大。那么，不僅在單位時(shí)間內(nèi)吸收的水分增多，而且當(dāng)吸濕與蒸發(fā)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的平衡含水率也增多[6]。如表3所示。

表3 黑火藥在不同相對(duì)濕度下的吸濕性Table 3 The hygroscopicity of black power in the condition of different humidity

4 結(jié) 論

通過以上實(shí)驗(yàn)我們可以看到：火炸藥不同，吸濕性不同；火炸藥的顆粒越小，空隙越多，吸濕性越大；在空氣的絕對(duì)濕度一定時(shí)，氣溫越高，吸濕性越小；在溫度一定時(shí)，空氣相對(duì)濕度升高，吸濕性也隨著增大。

溫度對(duì)吸濕性的影響，比相對(duì)濕度的影響要小；顆粒大的火炸藥比顆粒小的吸濕性要小。從影響吸濕性的各因素比較，影響最大的是火炸藥的性質(zhì)和空氣的相對(duì)濕度。

［1］ 任特生．硝胺硝酸酯炸藥化學(xué)與工藝學(xué)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，1994：182-185．

［2］劉玉存，王建華，安崇偉．RDX粒度對(duì)機(jī)械感度的影響[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2004，27（2）：7-9．

［3］呂春緒，劉祖亮，陸明．膨化硝銨炸藥[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2001：78-82．

［4］ Cranney D H,Maxfield B T.Emulsion that is compatible with reactive sulfide/pyrite ores:US,5159153A[P].1992-10-27.

［5］Dick J J.Shock-wave behavior in explosive monocrystals [J]. Journal de Physique IV，1995，5：103-106.

［6］ Meyers M A.A mechanism for dislocation generation in shock-wave deformation [J].Scripta Metallurgica,1978,12（1）:21-26.

Research on the Hygroscopicity of Explosive

XV Yong-shi , WEI Han , ZHANG Bin , HUANG Shi-yin , XV Kan
（PLA 63981 troops , Hubei Wuhan 430311 , China）

Explosive has a wide range of application in military and industries; there is some great military and economic value in research on the hygroscopicity of explosive for explosive production and storing. In this paper, explosive’s chemical and physical properties were analyzed, then reasons of the hygroscopicity were explored, and various factors influencing the hygroscopicity of explosive were analyzed.

Explosive; Hygroscopicity

TQ 560

： A

： 1671-0460（2015）04-0733-02

2014-09-26

徐永士（1989-），男，河南周口人，助理工程師。