探讨常见炸药的挥发性成分及其应用

发表时间:2021/7/1   来源:《科学与技术》2021年7期   作者:郭宇欣 付腾 张皓媛 程瑞
[导读] 炸药是一种能在短时间内对周围的物体产生剧烈破坏的一种物质,具有极强的破坏性,炸药在发生爆炸时
        郭宇欣 付腾  张皓媛 程瑞
        西安近代化学研究所 陕西 西安 710065 火箭军装备部驻西安地区第五军事代表室 陕西 西安 710065
        摘要:炸药是一种能在短时间内对周围的物体产生剧烈破坏的一种物质,具有极强的破坏性,炸药在发生爆炸时,会瞬间产生高温的火焰,发生爆炸事故可能导致重大的人员伤亡事故,对社会稳定的影响危害巨大。由于炸药的特殊性,目前炸药在我国主要广泛用于军事方面,能够节省人力和财力。本文将主要介绍常见炸药特性和主要挥发成分以及应用,以期为广大学者作为参考。
        关键词:常见炸药;挥发性;成分;应用
        引言:炸药在我国的应用已经很长时间,最初被人们运用在战争时期,制作枪弹和炸药用于防御敌人,后来逐渐的被用于国民生产和其他的各种领域。由于炸药的特殊性,它具有极大的破坏了,常有人将其用在各种违法犯罪活动当中,对社会稳定和人们的生活造成巨大的安全隐患,我国对于炸药的管制十分严格。
一、炸药的起源和特点
        炸药(Explosive material),炸药最早被发明于中国,最早的黑色火药是炸药的一种,但它的威力不大。经过长时间的发展,1771年英国人沃尔夫在实验中发现了火药具有爆炸性之,进而合成了最早的炸药,经过数百年的发展历程,人们逐渐在原有基础上发明了种类繁多的炸药,炸药在某种不稳定的条件下能够释放出大量能量物质,具有极强的破坏性。
        炸药是一种能在极短时间内剧烈燃烧(即爆炸)的物质,是在一定的外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。一般情况下,炸药的化学及物理性质稳定,但不论环境是否密封,药量多少,甚至在外界零供氧的情况下,只要有较强的能量(起爆药提供)激发,炸药就会对外界进行稳定的爆轰式作功。炸药爆炸时,能释放出大量的热能并产生高温高压气体,对周围物质起破坏、抛掷、压缩等作用。
        炸药是在外部作用的刺激之下,能够迅速发生爆炸的一种化学物,它具有高体积能量密度,自行活化、亚稳态和自供养四个特点。炸药能在非常短的时间内产生化学反应,迅速燃烧或者分解物质,产生大量的热量和气体,这些化学反应会分解很多气体,不断地加快各个气体之间粒子的运动,在放热过程中产生放热性,产生巨大的冲击波,这种压力还能促使固体碎片高速冲出,以巨大的力量对周围的介质产生破坏,打击人或建筑。
        炸药的爆炸性能主要有感度、威力、猛度、殉爆、安定性等。
        (一)感度:炸药在外界能量的作用下发生的爆炸变化的难易程度,引爆冲能越小,炸药的感度越高;相反就越低。
        (二)威力:炸药在运作时对周围的介质产生的破坏力,爆炸式热量越大,温度越高,威力就越大。
        (三)猛度:猛度是指在爆炸时对周围的介质产生破坏的猛烈程度,猛度越大,对周围的破坏力就越大。
        (四)殉爆:殉爆是指当一个炸药发生爆炸时,周围没有关联的炸药也随之发生爆炸的现象,引起殉爆的主要原因是主发药包爆炸而引起的冲击波的传播作用,距离越近,冲击波高度越高。
        (五)安定性:安定性是指炸药在一定储存期间内不改变其物理性质、化学性质和爆炸性质的能力。
        炸药的危害主要存在于以下三点:
        1.爆炸时产生的高温火焰能够迅速的引起周围物体燃烧造成火灾的发生。
        2.爆炸过程中擦河南省的高温冲击波,会对周围的物体或者建筑物造成严重的损坏,严重的会造成人员的伤亡。
        3.爆炸时产生的空中爆炸物分散,有的分散物可以飞到很远的地方,对于距离爆炸点远的人或者建筑物都会产生危险。
二、常见炸药的分类和用途
        炸药因其本省具有省时省力的有点,被人们广泛应用于各种工程建设和矿山开采方面,在军事上被用于制作炮弹、航空炸弹、手雷、手榴弹、导弹等等,还被广泛应用于地震探查等科学技术领域。是一种特殊的化学物质。
        按照炸药的用途可以将炸药分为起爆药、猛炸药和发射药三类。
        按照炸药的化学成分可分为:单一化学成分的单质炸药和多种化学成分组成的混合炸药两种。


        按照炸药的使用条件可将炸药分为:
        (一)允许在地下和露天爆破工程中使用的炸药,包括有沼气和矿尘爆炸危险的作业面,又叫煤矿许用炸药;
        (二)允许在地下和露天爆破工程中使用的炸药,但不包括有沼气和矿尘爆炸危险的作业面,又叫非安全炸药;
        (三)只允许在露天爆破工程中使用的炸药,又称为非安全炸药。炸药的爆炸性能主要由爆热、爆容、爆速和爆压。
        常见炸药的种类有:八硝基立方烷(ONC) 、奥克托今(HMX) 、特屈儿(Tetryl) 、六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW) 、六硝基苯(HNB) 、高氯酸铵(AP) 、三过氧化三丙酮熵炸药(TATP) 、硝酸铵(AN) 、HE 、三硝基甲苯(TNT) 、黑索金(RDX) 、PLX 、PYX 、PBX 、塑胶炸药、C3 、C4 、Semtex、TATB 、PETN 、Torpex 、四叠氮甲烷 、叠氮化铅(L(II)A) 、叠氮化银(SA) 、雷汞 、黑火药 、苦味酸 、代纳迈 、B炸药 、硝胺炸药 、硝化甘油?、硝化纤维等。[1]
二、常见炸药的一般性质
(一)以下为十二种常见的炸药。
        1.三硝基甲苯(TNT)主要化学式为C6H2CH3(NO2)3,一般熔点为8.35-81.8℃;
        2.二硝基甲苯(DNT),主要化学式为C7H6N2O4,一般熔点为67-70?°C;
        3.太安(PETN),主要化学式为C(CH2ONO2)4,一般熔点为141.3?°C;
        4.黑索金(RDX),主要化学式为(CH2NNO2)3,一般熔点为204.1?°C;
        5.黑火药,一般熔点为112?°C,主要成分Wie硝酸钾、硫磺、木炭;
        6.硝酸铵(AN),主要化学式为NH4NO3,一般熔点为169.6°C;
        7.硝化甘油(NG),主要化学式为C3H5N3O9,一般熔点为13°C;
        8.奥克托今(HMX),主要化学式为C4H8N8O8,一般熔点为282°C;
        9.特屈儿(Tetryl),主要化学式为C7H5N5O8,一般熔点为129.5°C;
        10.B炸药,主要成分为59.5%RDX,39.4%TNT,1%石蜡;
        11.C4炸药,主要成为为91%RDX;
        12.熵炸药(TATP),主要化学式为C6H11O4(二聚体),C9H18O8(三聚体),一般熔点为91°C。[2]
(二)影响炸药挥发性成分的主要因素
        炸药在爆炸过程中产生的因素众多,主要的挥发性影响混合物质为:原材料、杂质、溶剂、副产物、分解产物或者是其他的标记物等化合物。
(三)常见炸药挥发性的检测方法
目前常见的检测炸药挥发性的方法有:红外光谱分析法、 气相色谱分析法、 液相色谱分析法以及色谱-质谱联用技术等。
        1.红外光谱分析法:主要是样品在受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸收中的一些频率辐射,分子振动或转动引起偶极矩的净变化,是振-转能级从基态跃迁到激发态,相应于这些区域的透射光强减弱,透过率T%对波数或波长的曲线,为红外光谱分析法。
        2.气相色谱分析法:主要是一种分离混合物组合的方法,可以对样品进行萃取、分离和定性。常见的气相色谱分析法有归一法、外标法和内标法。
        3.液相色谱分析法:主要是利用物质在两相中吸附或者分配系数的微小差异从而达到分离的目的,能够将复杂的混合物分离为相关的分组之后,再加以检测。
        4.色谱-质谱联用技术:是一种快速、高效的分离技术,能够分离挥发性有机物混合的一种很好的方法,但其定性能力较差。
(四)常见炸药挥发性的研究
        目前,国外对于TNT炸药挥发性的研究较多,传统炸药挥发性成分的分析主要采用 SPME-GC/MS 或 SPME-GC/ECD 方法, 但是不同的炸药,检测出结果的效果不一定都很好, 需要进行方法优化,以达到更好的效果。[3]
        我国针对于挥发性爆炸物的检测和研究发出一种全新的基于水凝胶的比色人工嗅觉系统,这项研究成果有助于帮助解决难挥发性的爆炸物的检测难题,目前已经将这项研究推广到各个领域,是一项重大突破。
        
结束语:随着科技技术的不断发展,人们对于挥发性爆炸物已经有了一定的了解,正在不断的加深对它的研究,目前人们的研究为以后的科研奠定了坚实的基础,当下应当加强对于炸药的应用,将它用到实处。

参考文献
[1]肖井宇, 卢丽萍. 搜爆犬对 TNT、 硝铵炸药气味建立条件反射的比较研究[J]. 警察技术, 2012(02):53-55
[2]唐虹, 王延琦, 夏宝清, 等. 作业场所空气中太安的气相色谱测定方法[J]. 中国卫生检验杂志, 2002, 12(2):151-153
[3]张光全, 董海山. 2,4-二硝基苯甲醚为基熔铸炸药的研究进展[J]. 含能材料, 2010, 18(5):604-609
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