常用炸藥潮解的原因及一般規律

徐永士，孔令方，熊 冉，徐 衎

（中國人民解放軍63981部隊， 湖北 武漢 430311）

常用炸藥潮解的原因及一般規律

徐永士，孔令方，熊 冉，徐 衎

（中國人民解放軍63981部隊， 湖北 武漢 430311）

潮解性并不是在任何一個相對濕度下都存在的，而是存在某一特定的相對濕度數值，當小于這一值時就沒有潮解性，只有相對濕度超過這一值時，才表現出顯著的吸水能力。通過計算部分炸藥在20 ℃時的吸濕點，以及對常見炸藥不同溫度時水及鹽的飽和蒸汽壓試驗，分析吸濕點與溫度的關系，探索其潮解的原因及一般規律。

炸藥；吸濕點；潮解

炸藥的潮解性是指炸藥在一定相對濕度下，開始吸濕而使其部分或全部潮解的性質。開始吸濕而發生潮解的相對濕度越低，潮解性越強。潮解性并不是在任何一個相對濕度下都存在的，而是存在某一特定的相對濕度數值，當小于這一值時就沒有潮解性，只有相對濕度超過這一值時，才表現出顯著的吸水能力[1]。

潮解性物質，一般是易溶于水的結晶物質。常用單體炸藥都是非潮性物質，混合炸藥和火藥中的部分物質，如硝酸鹽（KNO3、NaNO3、NH4NO3、Sr（NO3）2等）、氯酸鹽、氯化物（NH4Cl、NaCl等）及尿素等都是潮解性物質。由于潮解性要比吸濕性的危害大得多，而且部分炸藥、火藥含有這類潮解性物質，因此，探索常用炸藥潮解的原因及一般規律很有必要。

1 炸藥的吸濕點

吸濕點是指在一定溫度下，某物質飽和溶液的飽和蒸汽壓與同溫度下水的飽和蒸汽壓比值的百分數。當空氣相對濕度大于吸濕點時，物質就開始吸濕。空氣相對濕度小于吸濕點時，就把吸收的水分蒸發出來，叫做干燥（或減濕）[2]。由此可見，吸濕點在數值上等于物質不吸濕也不干燥的空氣相對濕度。

在某一溫度時，物質的吸濕點是個常數，可通過下式計算：

式中：Kt——在t℃時某物質的吸濕點,%；

P1——在t℃時某物質飽和溶液的飽和蒸汽壓；

P2——在t℃時水的飽和蒸汽壓。

利用上式計算的吸濕點如表1所示。

2 影響炸藥潮解的因素

（1）空氣相對濕度大于物質的吸濕點時，溫度越高，潮解性越大，吸濕的速度和吸濕量都越大。

因為溫度上升，潮解性物質的吸濕點下降（見表2），空氣相對濕度就容易超過吸濕點。尤其在相對濕度不變或升高時而溫度也升高的話，相對濕度就會大大超過其吸濕點，空氣中的水蒸汽壓也就大大超過飽和溶液的飽和蒸汽壓，所以吸濕的速度將大大加快。由于在最后構成的動態平衡時，溶液的蒸汽壓要上升到與空氣的水蒸汽壓相等，溶液的濃度就必須更小一些，因此，吸入的水分自然也要多一些。

表1 部分物質在20 ℃時的吸濕點Table 1 Hygroscopic points of part of the material at 20℃

從吸濕點的計算式（公式1）看，溫度上升后，水的飽和蒸汽壓升高很快，而飽和溶液的飽和蒸汽壓升高較慢（見表2），所以吸濕點下降。溫度升高后，物質的溶解度增大，溶液中的溶質含量增多，使水分的蒸發變得困難[3]。

表2 溫度與吸濕點的關系Table 2 The relationship between the temperature and moisture absorption points

（2）含低吸濕點的雜質時，將使物質的吸濕點顯著下降，使吸濕速度和吸濕量增大。

如在硝酸銨中含有尿素、硝酸鈉、氯化銨等雜質時，將使硝酸銨的吸濕點下降。如表3所示。

表3 30 ℃時硝酸銨和某些鹽的混合物吸濕點Table 3 The moisture absorption points of the mixture of ammonium nitrate and some salt at 30℃

（3）含低吸濕點的雜質時，將使物質的吸濕點顯著下降，使吸濕速度和吸濕量增大。

除上述三個主要影響因素外，物質的顆粒大小對吸濕速度有影響，但與吸濕量無關。

3 炸藥潮解的原因

我們已經知道，物質的潮解是由于空氣相對濕度超過了該物質的吸濕點而引起的，要回答這個問題，我們先來研究空氣相對濕度與物質吸濕點相等這一特定條件下的狀況。相對濕度可表示為：

式中：rt——在t℃時空氣的相對濕度,%；

P1'——在t℃時空氣中的水蒸氣壓；

P2'——在t℃時水的飽和水蒸汽壓。

當rt=Kt時，則P2'=P2，空氣中的水蒸汽壓P1'等于某物質的飽和溶液的飽和蒸汽壓（P1）。將物質在一定溫度下的飽和溶液放與密閉容器中，在空間呈現的水蒸汽壓就是該物質飽和溶液的飽和蒸汽壓。這個水蒸汽壓在溫度不變的條件下是個常數，始終保持不變。這種不變是指水蒸氣壓大小不變，而在水蒸汽碰到器壁凝結成水和飽和溶液中水分的蒸發這兩個過程還是在不斷地進行著，只是它們變化速度相等構成了動態平衡，空間的水蒸汽量不再增加，而使水蒸汽壓保持不變，飽和溶液中的含水量也不變化。

如果這個飽和溶液不是處在密閉器中，而是處在大氣條件下，當飽和溶液的飽和蒸汽壓與空氣中的水蒸汽壓相等時，與其本身水分蒸發的速度將會相等，同樣會構成動態平衡，飽和溶液中的含水量不會增多，也不會減少。[4]因此，在空氣相對濕度與某物質的吸濕點相等這一特定條件下，物質是不吸濕也不干燥的。

很明顯，當空氣相對濕度大于物質的吸濕點時，意味著空氣中的水蒸汽壓比物質飽和溶液的飽和蒸汽壓要大，那么，飽和溶液從空氣中吸水的速度就將大于其本身水分蒸發的速度，飽和溶液中的含水量將會不斷增多。在沒有固定溶質存在的飽和溶液中，因吸入水分而使其濃度不斷降低，其蒸汽壓也就隨著不斷升高，當溶液的蒸汽壓等于空氣中的水蒸汽壓時，才能構成新的動態平衡，溶液中的水分不再增多。

基于上述原理，我們現在進一步討論固體的潮性物質的吸濕原因。可設想為：由于表面吸附和毛細作用等物理原因，使物質表面吸附了一層水分子。當空氣中相對濕度等于該物質的吸濕點時，由于吸附的水分溶解一部分物質而形成很薄的一層飽和溶液，這層飽和溶液的中蒸汽壓與空氣中的水蒸汽壓相等，出現動態平衡，物質的含水量就保持不變，但是數量很少，在實際上可以忽略不計，所以就說它不吸濕也不干燥。當空氣相對濕度大于該物質的吸濕點時，這層飽和溶液就要從空氣中吸入水分，而使含水量增大。水分增多，溶液濃度降低，勢必又要溶解一部分物質，使其仍保持溶液的飽和狀態。這種飽和狀態是不穩定的，只要相對濕度始終大于物質的吸濕點，它就將繼續吸入水分，而失去飽和狀態，失去飽和狀態的溶液又將溶解一部分物質，再次構成飽和狀態。這種由于不斷溶解和不斷吸收水分而形成的飽和和非飽和狀態的交替進行，使吸入的水分越來越多，被溶解的物質也越來越多，最后將使全部物質溶解成溶液。當沒有固體物質繼續溶解時，溶液的濃度就要下降，水蒸汽壓就要升高，當升到與空氣的水蒸汽壓相等時，才停止吸濕。

4 結 論

潮解性物質在空氣相對濕度大于它的吸濕點時，將吸濕不止直至全部變為溶液。在全部變為溶液后還要吸濕，直至溶液的蒸汽壓等于空氣中的水蒸汽壓時才停止。

不難看出，在空氣相對濕度小于潮解性物質的吸濕點時，將干燥不止，直至留下因表面吸附或毛細作用等吸收的少量水分。

歸納潮解性物質的吸濕規律為：空氣相對濕度等于物質的吸濕點時，不吸濕也不干燥；空氣相對濕度大于物質的吸濕點時，吸濕不止直到全部變為溶液；空氣相對濕度小于物質的吸濕點時，已吸濕的水分將蒸發而干燥。

必須指出，在討論一種具體炸藥的吸濕性時，必須分清是吸濕性物質，還是潮解性物質，或是兩種物質都有。然后再根據它們不同的吸濕規律分別考慮，最后把它們聯系起來綜合分析，得出一個總體認識。

［1］崔慶忠，焦清介，任慧．無木炭型黑火藥研究[J].含能材料.2005（6）：389-392 .

［2］劉美中，史華全，馬正星．炸藥與火藥[M].石家莊：中國人民解放軍高級軍械學校，1981-08：127-132．

［3］呂春緒，劉祖亮，陸明．膨化硝銨炸藥[M].北京：兵器工業出版社，2001：61-64．

［4］任特生．硝胺硝酸酯炸藥化學與工藝學[M].北京：兵器工業出版社，1994：125-132．

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

Causes and General Rule of the Common Explosive Deliquescence

XV Yong-shi，KONG Ling-fang，XIONG Ran，XV Kan
（PLA 63981 Troops , Hubei Wuhan 430311, China）

Deliquescence does not exist in any relative humidity conditions, but there is a certain relative humidity, there is no deliquescence when the relative humidity is less than this value, only when the relative humidity is higher than this value, it will show significant moisture absorption ability. In this paper, by calculating some explosives hygroscopic point at 20 ℃ and testing the saturated vapor pressure of water and salt of the common explosives under different temperature, the relation between the hygroscopic point and the temperature was determined, and causes and general rules of the common explosive deliquescence were explored.

Explosives; Hygroscopic point; Deliquescence

TQ 560

： A

： 1671-0460（2015）03-0537-03

2014-10-21

徐永士（1989-），男，河南周口人，助理工程師。