氟蛋白泡沫液对水胶炸药稳定性的影响研究.pdf

doi10． 3969／ j． issn． 1001- 8352． 2020． 01． 005 氟蛋白泡沫液对水胶炸药稳定性的影响研究 * 黄孟文 ①② 黄文尧①② 章万龙③ 潮 捷①② 赵旭东①② 汪美琼③ ①安徽理工大学化学工程学院（安徽淮南，２３２００１） ②安徽省爆破器材与技术工程实验室（安徽淮南，２３２００１） ③淮南舜泰化工有限责任公司（安徽淮南，２３２００１） ［摘 要］ 为研究氟蛋白泡沫液对化学敏化水胶炸药稳定性的影响，测试了盐溶液的表面张力，观测了水胶炸药 化学敏化气泡的大小与分布，并检测了炸药的密度和爆速。 结果表明随着氟蛋白泡沫液质量分数从 ０ 增加到 ０． ２５％，盐溶液的表面张力从７３． ３４ ｍN／ ｍ 下降到６７． ８５ ｍN／ ｍ， 降低了７． ５％；当氟蛋白泡沫液加入的质量分数为 ０． １５％时，水胶炸药的储存稳定性较好，储存３ 个月后，其爆速下降率小于１２％。 ［关键词］ 氟蛋白泡沫液；水胶炸药；化学敏化；储存稳定性 ［分类号］ ＴＤ２３５． ２ ＋１ Effect of Fluoroprotein Foam Liquid on Stability of Water- gel Explosives ＨＵＡNＧ Ｍｅｎｇｗｅｎ ①②， ＨＵＡNＧ Ｗｅｎｙａｏ①②， ＺＨＡNＧ Ｗａｎｌｏｎｇ③， ＣＨＡＯ Ｊｉｅ①②， ＺＨＡＯ Ｘｕｄｏｎｇ①②， ＷＡNＧ Ｍｅｉｑｉｏｎｇ③ ① Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ａｎｈｕｉ Ｈｕａｉｎａｎ， ２３２００１） ② Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ （Ａｎｈｕｉ Ｈｕａｉｎａｎ， ２３２００１） ③ Ｈｕａｉｎａｎ Ｓｈｕｎｔａｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ．（Ａｎｈｕｉ Ｈｕａｉｎａｎ， ２３２００１） ［ABSTRACT］ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ ｂｙ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｕｂｂｌｅｓ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ７３． ３４ ｍN／ ｍ ｔｏ ６７． ８５ ｍN／ ｍ， ａ ｄｅｃｌｉｎｅ ｏｆ ７． ５％， ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ０ ｔｏ ０． ２５％．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｉｓ ０． １５％， ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｃｅｎｔ ｒａｔｅ ｏｆ ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １２％ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｒｅｅ ｍｏｎｔｈｓ． ［KEYWORDS］ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ； ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｎｓｉｔｉｚａｔｉｏｎ； ｓｔｏｒａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 引言 化学敏化水胶炸药不需要加入珍珠岩粉来提高 炸药的起爆感度，不污染环境，生产成本低；但水胶 炸药中的微气泡在储存过程中易聚集成大气泡，造 成起爆感度显著降低，炸药的储存稳定性差 ［１］ 。 至 今化学敏化的水胶炸药在国内还没有推广应用。 事 实上，水胶炸药的稳定性受胶凝剂的种类、含量与水 合时间、盐溶液的析晶点和 ｐＨ 值、交联剂浓度等多 因素的影响 ［２- ５］ 。 本文中，选用的氟蛋白泡沫液中含 有阴离子氟碳表面活性剂，与其他价廉物美的表面 活性剂相比，具有较低的临界胶团浓度；氟碳表面活 性剂有既憎水又憎油的碳氟链，在水中表现出很高 的活性 ［６］ 。 为此，采用简化环境条件、控制变量的 方法，探索氟蛋白泡沫液对化学敏化水胶炸药稳定 性的影响，具有重要的参考价值。 1 实验部分 1． 1 化学敏化水胶炸药的原料及配方 硝酸铵，工业级，河南永昌硝基肥有限公司；硝 酸一甲胺，质量分数为８６％，淮南舜泰化工有限责 任公司；硝酸钠，工业级，石家庄凤山化工有限公司； 第４９ 卷 第 １ 期 爆 破 器 材 Ｖｏｌ． ４９ Nｏ． １ ２０２０ 年 ２ 月 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｅｂ． ２０２０ * 收稿日期２０１９- ０７- ０９ 基金项目国家自然科学基金资助项目（５１６０４０１０，５１６７４００９）；安徽省自然科学基金资助项目（１７０８０８５ＱＥ１１１） 第一作者黄孟文（１９９４ - ），女，硕士研究生，主要从事工业炸药的研究。 Ｅ- ｍａｉｌ ２９１０９２５０４６＠ｑｑ． ｃｏｍ 通信作者黄文尧（１９６４ - ），男，教授，主要从事爆破器材与爆破技术研究。 Ｅ- ｍａｉｌ ２４２６７１２９３３＠ｑｑ． ｃｏｍ 万方数据 氟蛋白泡沫液，工业级，江苏强盾消防设备有限公 司；蒸馏水，自制；质量分数为 １５％的亚硝酸钠水溶 液（发泡剂），上海试剂一厂综合经营公司；田菁胶， 食品级，河南圣斯德有限公司；质量分数为 ８％的焦 锑酸钾水溶液（交联剂），ｐＨ 值６． ５ ～ ６． ８，淮南舜泰 化工有限责任公司。 不同氟蛋白泡沫液质量分数的水胶炸药的配方 如表１ 所示。 1． 2 化学敏化水胶炸药的制备 按表１ 配方，将称取的质量分数为 ８６％的硝酸 一甲胺溶液加热溶解至 ６０ ～６３ ℃；质量分数为 ７５％的硝酸铵溶液为硝酸铵颗粒加水配制而成，加 热溶解至７０ ～ ７３ ℃。 将上述两种溶液混合，加入硝 酸铵颗粒，搅拌５ ｍｉｎ，搅拌转速为 １５０ ｒ／ ｍｉｎ。 将硝 酸钠和田菁胶预混均匀，缓慢加入，搅拌 １０ ｍｉｎ，搅 拌转速为１００ ｒ／ ｍｉｎ，调节 ｐＨ 为 ５． ４ ～ ５． ６。 依次加 入氟蛋白泡沫液、发泡剂、交联剂，分别搅拌 ２ ｍｉｎ， 搅拌转速为 ５０ ｒ／ ｍｉｎ，制得化学敏化水胶炸药。 1． 3 实验仪器及测试 1． 3． 1 表面张力实验 所用仪器为南京大学应用物理研究所监制的 ＤＭＰＹ- ２Ｃ 型最大气泡法测定表面张力实验仪器。 将盐溶液置于水浴箱中，在５０ ℃保温条件下进行测 试，对同一配方的盐溶液进行 ３ 次独立实验，求平均 值，作为该配方下盐溶液的压力值。 溶液生成气泡 所需最大压力与溶液表面张力呈正比关系 pm＝ ２γ R 。（１） 式中pm为最大压力，Ｐａ；γ为溶液表面张力，ｍN／ ｍ；R 为毛细孔半径，ｍｍ。 对于两种不同的溶液，根据式（１）可得 pm１ pm２ ＝ γ１ γ ２ 。（２） 已知５０℃下蒸馏水的表面张力为６７． ７９９ ｍN／ ｍ，测试得５０ ℃下蒸馏水生成气泡所需的最大压力 为４１２ Ｐａ。 通过已知的 ５０ ℃下的蒸馏水表面张力 及生成气泡所需最大压力值，由式（１）和式（２）计算 出不同质量分数时氟蛋白泡沫液的盐溶液表面张 力。 1． 3． 2 显微镜观测实验 ＸＳＰ- ８６ 系列无限远生物显微镜由上海田瞳光 学科技有限责任公司生产。 目镜，ＷＦ１０Ｘ／ ２２；物 镜，ＰＬ４Ｘ／ ０． １０，显微镜放大倍数 ４０ 倍。 将清洗干净的载物片及盖玻片放入无水乙醇中 浸泡，使其彻底脱脂，用酒精灯烘干，备用。 取适量 试样置于载物片上，盖上盖玻片，放入显微镜下进行 观测。 1． 3． 3 密度实验 选用∅４０ ｍｍ ２５ ｍｍ 规格的称量瓶，将已化 学敏化的水胶炸药均匀地填充在称量瓶中。 采用 ＪＡ３０００３Ｂ 电子天平（上海越平科学仪器有限公司生 产）称量出填充在称量瓶中的炸药质量，根据炸药 质量除以体积即得炸药的密度。 1． 3． 4 爆速实验 实验设备ＢＳＷ- ３Ａ 型智能五段爆速仪（湖南湘 西州奇搏矿山仪器厂）；爆炸容器；细漆包线制成的 探针；发爆器；电线以及外径为３２ ｍｍ、厚度为 １ ｍｍ 的 ＰＶＣ 管。 两个探针间距为 ５ ｃｍ，第一个探针离 ＰＶＣ 管首端不得小于 １０ ｃｍ。 其他同国标 ＧＢ／ Ｔ １３２２８２０１５工业炸药爆速测试方法。 2 结果与讨论 2． 1 盐溶液的表面张力 不同氟蛋白泡沫液质量分数的盐溶液测试的压 力以及由式（１）和式（２）计算出的表面张力见表 ２。 并对不同氟蛋白泡沫液质量分数的盐溶液表面张力 作图，见图１。 表１ 不同氟蛋白泡沫液质量分数的水胶炸药配（质量分数） Ｔａｂ． １ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ％ 试样 ８６％（质量分数） 的硝酸一甲胺 ７５％（质量分数） 的硝酸铵溶液 硝酸铵 颗粒 硝酸钠发泡剂田菁胶交联剂 氟蛋白泡 沫液（外加） １ ＃ ３８妸． ２３１挝１８B１１ ０牋． ４１q． ２０B． ２０灋 ２ ＃ ３８妸． ２３１挝１８B１１ ０牋． ４１q． ２０B． ２０Ｚ． ０５ ３ ＃ ３８妸． ２３１挝１８B１１ ０牋． ４１q． ２０B． ２０Ｚ． １０ ４ ＃ ３８妸． ２３１挝１８B１１ ０牋． ４１q． ２０B． ２０Ｚ． １５ ５ ＃ ３８妸． ２３１挝１８B１１ ０牋． ４１q． ２０B． ２０Ｚ． ２０ ６ ＃ ３８妸． ２３１挝１８B１１ ０牋． ４１q． ２０B． ２０Ｚ． ２５ ５２２０２０ 年２ 月 氟蛋白泡沫液对水胶炸药稳定性的影响研究 黄孟文，等 万方数据 表 ２ 不同氟蛋白泡沫液质量分数的 盐溶液测试压力值及表面张力 Ｔａｂ． ２ Ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ 试样 压力／ Ｐａ １妸２行３�平均值 表面张力／ （ｍN ｍ - １） １ ＃ ４４４贩４４６�４４７＋４４５牋． ７７３ ． ３４ ２ ＃ ４３８贩４４２�４３７＋４３９牋． ０７２ ． ２４ ３ ＃ ４３３贩４３２�４３５＋４３３牋． ３７１ ． ３０ ４ ＃ ４２６贩４２９�４２７＋４２７牋． ３７０ ． ３２ ５ ＃ ４２１贩４２０�４１８＋４１９牋． ７６９ ． ０７ ６ ＃ ４１３贩４１１�４１３＋４１２牋． ３６７ ． ８５ 图１ 不同氟蛋白泡沫液质量分数的 盐溶液表面张力 Ｆｉｇ． １ Ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ 将图１ 中各点进行线性拟合，得 y１＝- ２１． ６８x ＋ ７３． ３９７。（３） 式中y１为盐溶液表面张力，ｍN／ ｍ；x 为氟蛋白泡沫 液的质量分数（外加），％。 由图１ 可以看出，随着氟蛋白泡沫液质量分数 的增加，盐溶液的表面张力呈线性下降，但降幅不 大。 本文中选用的氟蛋白泡沫液含有阴离子氟碳表 面活性剂，其化学式为 ＣＦ３（ＣＦ２）６ＣＯＯＫ，在水中的 溶解示意图如图２ 所示。 其中的氟碳表面活性剂有 既憎水又憎油的碳氟链，在水中表现出很高的活 性 ［６］，故随着氟蛋白泡沫液质量分数的增加，盐溶 液的表面张力下降。 氟蛋白泡沫液由水、酸性盐、碱性盐、氟碳表面 活性剂等构成，其中，水质量分数为 ９４％，其他成分 仅占６％。 而氟蛋白泡沫液在水胶炸药中的添加量 较少，故盐溶液的表面张力降幅不大。 2． 2 水胶炸药化学敏化气泡 分别对水胶炸药交联前、后的微观结构进行观 测，结果见图３、图４。 由图３ 可以看出，随着氟蛋白泡沫液质量分数 的增加，炸药的气泡数量增多，其中 ９０％以上的气 泡直径小于１００ μ ｍ。 这是由于水胶炸药体系中，发 泡剂中亚硝酸盐与硝酸铵在酸性条件下发生化学反 应，生成亚硝酸铵，由于亚硝酸铵在热作用下不稳定 分解，生成氮气，形成了大量的微气泡，气泡产生的 机理与乳化炸药的化学发泡没有本质的区别。 乳化 炸药中的乳胶基质是 Ｗ／ Ｏ 结构，且随着温度的降 低，黏度增大，所产生的氮气不易聚集。 但水胶炸药 的黏度低，产生的氮气气泡容易聚集；随着氟蛋白泡 沫液质量分数的增加，体系的表面张力降低，进而降 低了气泡的表面张力，对气泡的生成和稳定起到促 进作用，不易聚集成大气泡。 而氟蛋白泡沫液本身 并不产生气泡，仅是降低体系的表面张力，并不与发 泡剂发生化学反应。 故炸药中的气泡数量随着氟蛋 白泡沫液含量的增加而增多。 从图４ 可以看出，炸药交联后，所有试样气泡直 径均增大；氟蛋白泡沫液质量分数小于 ０． １０％的试 样的气泡聚集现象明显，有直径超过 ２００ μ ｍ 的大 气泡。 根据热力学状态的基本原理，在常温下体系 倾向于自发地向减小自由能的方向改变 ［７］ 。 Δ G ＝ γＳＬ Δ A。（４） 式中Δ G 为自由能增量，Ｊ； γＳＬ为单位液体表面的自 由能，Ｊ／ ｍ ２；Δ A 为界面面积的增量，ｍ２。 对于任何一个要达到稳定状态的体系来说，体 系的表面自由能总是向减小的方向改变。 水胶炸药 的气泡之间通过聚集来缩小界面面积以减小体系自 由能。 故炸药交联后气泡聚集，气泡的直径变大，如 图２ 阴离子氟碳表面活性剂基团示意图 Ｆｉｇ． ２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ａｎ ａｎｉｏｎｉｃ ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ６２ 爆 破 器 材 第 ４９ 卷第 １ 期 万方数据 图 ３ 交联前水胶炸药气泡的微观结构 Ｆｉｇ． ３ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ｃｒｏｓｓ- ｌｉｎｋｉｎｇ 图４ 交联后水胶炸药气泡的微观结构 Ｆｉｇ． ４ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ａｆｔｅｒ ｃｒｏｓｓ- ｌｉｎｋｉｎｇ 图５ 所示。 由于表面活性剂在气泡的液膜处有序地排列， 形成一层致密的分子膜，阻碍气泡膜上液体的流动， 气泡膜黏度增大，增强了气泡稳定性 ［８］ 。同时，阴 离子氟碳表面活性剂使气泡膜带有负电荷，相邻气 泡膜带有的同种电荷互相排斥，增强了气泡膜的强 图 ５ 气泡缩小界面面积以减小自由能 Ｆｉｇ． ５ Ｂｕｂｂｌｅｓ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｒｅａ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｆｒｅｅ ｅｎｅｒｇｙ 度和弹性 ［９］ 。 故当氟蛋白泡沫液质量分数大于 ０． １５％时，气泡更加稳定。 2． 3 水胶炸药的密度 实测水胶炸药的密度见图 ６。 随着氟蛋白泡沫 液质量分数的增加，炸药的密度下降。 由图 ６ 可知， 氟蛋白泡沫液质量分数超过０． １５％时，密度变化缓 慢，最终趋于稳定。 将图６ 各点进行三次多项式拟合，得 y２＝- ６． ５９x ３ ＋ ４． ３９x ２ - １． ０５x ＋ １． １。（５） 式中y２为水胶炸药密度，ｇ／ ｃｍ ３；x 为氟蛋白泡沫液 质量分数（外加），％。 图 ６ 水胶炸药密度与氟蛋白泡沫液 质量分数的关系 Ｆｉｇ． ６ Ｃｕｒｖｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ 通过对气泡微观结构分析可知，当氟蛋白泡沫 液质量分数小于０． １５％时，随着氟蛋白泡沫液质量 分数的增加，气泡的数量增加，故炸药的密度依次变 小；当氟蛋白泡沫液质量分数大于 ０． １５％时，气泡 趋于稳定，故炸药密度变化较小。 2． 4 水胶炸药的爆速 实测刚制备的炸药及储存 ３０ ｄ、９０ ｄ 后炸药爆 速的变化情况，如表３ 所示。 由表３ 可知，刚制备好的炸药爆速均大于４ ４００ ｍ／ ｓ；在储存９０ ｄ 内，炸药的爆速均随着储存时间的 增加而下降。 随着氟蛋白泡沫液质量分数的增加， 炸药爆速随时间增长的降幅减小。 一方面，水胶炸 药经化学发泡产生大量的微气泡，在冲击波绝热压 缩时形成热点，有利于提高化学反应速度；另一方 面，炸药中硝酸一甲胺和硝酸铵本身是爆炸物，在热 ７２２０２０ 年２ 月 氟蛋白泡沫液对水胶炸药稳定性的影响研究 黄孟文，等 万方数据 表３ 不同氟蛋白泡沫液质量分数的 水胶炸药爆速 Ｔａｂ． ３ Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｌｕｏｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｆｏａｍ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ 试样 装药密度／ （ｇ ｃｍ - ３） 爆速／ （ｍ ｓ - １） 储存１ ｄ储存 ３０ ｄ储存 ９０ ｄ １ ＃ １寣． １５４ ４２６３ ７５７９３ ５５６９ ２ ＃ １寣． １１４ ４８９３ ８８６９３ ６６６９ ３ ＃ １寣． ０９４ ５９８４ １２０９３ ９０４９ ４ ＃ １寣． ０７４ ６４２４ ２４０９４ ０９９９ ５ ＃ １寣． ０７４ ６６４４ ２２３９４ １２５９ ６ ＃ １寣． ０６４ ６８０４ ２９９９４ １５０９ 作用下易发生爆炸 ［１０］ 。 因此，化学敏化水胶炸药的 爆轰反应是由表面反应和混合反应共同作用的结 果。 对于刚制备的水胶炸药，凝胶体较稳定，微气泡 数量多且分布均匀，热点多，故爆速高。 随着储存时间的增加，由于化学发泡的水胶炸 药 ｐＨ 值小于 ６，呈酸性，对凝胶体的稳定性影响较 大；还受到环境温度的影响，不含有氟蛋白泡沫液的 微气泡易聚集成大气泡，不利于热点的形成，化学反 应速度降低，故爆速下降更为显著。 随着氟蛋白泡 沫液质量分数的增加，有利于降低气泡的表面张力， 提高气泡膜的稳定性，故炸药的爆速降幅较小。 分 析数据可得，氟蛋白泡沫液质量分数大于 ０． １５％ 时，炸药储存相同时间后爆速变化不大，考虑到成本 及效益问题，添加氟蛋白泡沫液的最佳质量分数为 ０． １５％。 3 结论 １）在盐溶液中加入氟蛋白泡沫液，盐溶液的表 面张力 y１与氟蛋白泡沫液质量分数 x 呈线性关系， 并满足 y１＝- ２１． ６８x ＋ ７３． ３９７。 ２）氟蛋白泡沫液促进化学敏化水胶炸药微气 泡的生成，随着氟蛋白泡沫液质量分数的增加，炸药 的密度下降。 但添加质量分数超过 ０． １５％时，炸药 的密度降幅较小。 ３）化学敏化水胶炸药中加入氟蛋白泡沫液有 利于提高炸药的储存稳定性，但炸药在储存过程中 爆速下降，无法从根本上解决稳定性问题，还需要进 一步的研究。 参 考 文 献 ［１］ 冯昶，张书华，车美玲． 提高化学发泡型水胶炸药贮存 稳定性的研究［Ｊ］． 煤矿爆破，２０１１（４） ２３- ２５． ＦＥNＧ Ｃ，ＺＨＡNＧ Ｓ Ｈ，ＣＨＥ Ｍ Ｌ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｙｐｅ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏ- ｓｉｖｅ［Ｊ］．Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２０１１（４）２３- ２５． ［２］ 黄寅生． ｐＨ 值对水胶炸药的交联时间及热稳定性影 响研究［Ｊ］． 淮南矿业学院学报，１９９７，１７（１） ２１- ２５． ＨＵＡNＧ Ｙ Ｓ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｎ ｃｒｏｓｓ- ｌｉｎｋｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｇｅｌ ｅｘｐｌｏ- ｓｉｖｅ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕａｉｎａｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， １９９７，１７ （１）２１- ２５． ［３］ 刘洪新． 影响水胶炸药凝胶体系稳定性的探讨［Ｊ］． 煤 矿爆破，２００６（４）１２- １４． ＬＩＵ Ｈ Ｘ．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｇｅｌ- ｓｙｓｔｅｍｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ［Ｊ］．Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｂｌａｓｔｉｎｇ，２００６（４）１２- １４． ［４］ 焦永斌． 具有稳定凝胶体系防 ＡN 析晶型水胶炸药的 研制［Ｄ］． 太原中北大学，２０１５． ＪＩＡＯ Ｙ Ｂ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｔａ- ｂｌｅ ａｎｄ ａｎ ａｎｔｉ- ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｇｅｌ ｓｙｓｔｅｍ ［Ｄ］． Ｔａｉｙｕａｎ Nｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，２０１５． ［５］ 王成炎，冯昶，刘亚松，等． 化学发泡型水胶炸药的研 究［Ｊ］． 爆破器材，２００１，３０（２）１０- １２． ＷＡNＧ Ｃ Ｙ， ＦＥNＧ Ｃ，ＬＩＵ Ｙ Ｓ， ｅｔ ａｌ．Ａｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｏａｍｉｎｇ ｔｙｐｅ ｗａｔｅｒ- ｇｅｌ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ［Ｊ］． Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００１，３０（２）１０- １２． ［６］ 朱顺根． 含氟表面活性剂［Ｊ］． 化工生产与技术， １９９７ （３）１- ９，２６． ＺＨＵ Ｓ Ｇ．Ｆｌｕｏｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｔｉｖｅ ａｇｅｎｔｓ ［ Ｊ］． Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７（３）１- ９，２６． ［７］ 赵春霞，徐卡秋，唐聪明． 氟碳表面活性剂研究［Ｊ］． 四 川化工，２００４，７（３）１３- １６． ［８］ 于萌，涂乙，张青茹，等． 表面活性剂化学结构与性质 的研究［Ｊ］． 科技风，２０１０（５）２２７． ［９］ 赵国玺． 表面活性剂的结构和性能［Ｊ］． 日用化学工 业，１９８７（１）２１- ２６． ［１０］ 黄文尧，颜事龙． 炸药化学与制造［Ｍ］． 北京冶金工 业出版社，２００９． ＨＵＡNＧ Ｗ Ｙ， ＹＡN Ｓ Ｌ． Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｐｒｏ- ｄｕｃｔｉｏｎ ［ Ｍ］． Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ， ２００９． ８２ 爆 破 器 材 第 ４９ 卷第 １ 期 万方数据