TATP的性能及检测技术综述.pdf

2 0 0 9 年6 月T 1 1 P 的性能及检测技术综述丁伟兴等 3 5 T A T P 的性能及检测技术综述’ 丁伟兴 解放军9 ／ r _ 大学 江苏南京，2 1 0 0 0 7 姬月萍汪伟丁峰汪营磊 西安近代化学研究所 陕西西安，7 1 0 0 6 5 [ 摘要] 文章合成T A j I P 并表征其部分性能，给出了相应的检测方法，期望能对及时发现和有效侦检T A T P 、防 止恶性恐怖事件的发生提供帮助。 [ 关键词] T A r P 爆炸恐怖检测 [ 分类号] r Q 5 6 0 ．7 2 1 引言 近年来，国际和地区恐怖分子在世界范围不断 制造各种类型的暴力袭击事件【I j ，随之出现了一种 新式爆炸装置，并已被恐怖分子使用多次，最初的一 次是在阿拉伯肉弹中使用的，发生在2 0 0 1 年1 2 月 2 2 日，当时恐怖分子企图用这种炸弹炸毁美国航空 公司的一架载有1 9 7 名乘客及机组人员的客机； 2 0 0 5 年5 月英国伦敦地铁发生的恐怖袭击事件也 使用了这种炸弹旧J ，在随后的几年中英国警方破获 了几起企图使用液体炸弹炸毁民航客机的恐怖图 谋。一时间，液体物品成了世界各大机场严加检测 的头号危险品，液体炸弹也成为近几年媒体频频提 及的神秘武器。研究发现恐怖分子使用的新式爆炸 装置中使用了一种奇特的无烟炸药，该炸药在爆炸 时不发光，也不产生燃烧痕迹，这种新奇的炸药是 T A T P 。 T A T P 即三丙酮三过氧化物，于1 8 9 5 年首次在 德国被成功合成，由于它极敏感，太难控制，第一次 合成后没有广泛用于军事和商业。进入2 l 世纪后， 恐怖分子对它的兴趣越来越浓厚，不仅因为它容易 制备，原料在任何一个药房都能买到。更在于它很难 被金属探测器发现，所以T A T P 在涉爆恐怖事件中 频频出现，这也使得其再一次引起了化学合成者和 警方刑事及爆炸专家的极大关注。如何及时发现和 有效侦检T A T P 炸药，防止恶性恐怖事件的发生是 目前亟待解决的难题。 本文对T A T P 进行了合成并给出了较为全面的 理化、爆轰性能及相关的检测方法，期望对及时发现 和有效侦测T A T P ，防止恶性恐怖事件的发生提供帮 助。 2T A l l P 的结构表征 利用红外 I R 、核磁共振氢谱 H N M R 、元素 分析 E A 等对合成的T A T P 进行了结构鉴定，结果 分别如下 I R 采用溴化钾压片法对T A T P 红外光谱测试， 其光谱图见图l 。 l 爨 、 屯 渡数／ c m ．’ 图1T A r P 红外光谱图 H N N R 利用5 0 0 N H z 超导核磁共振仪，以四甲 基硅烷为内标，氘代丙酮做溶剂，对T A r P 进行核磁 检测，检测结果见图2 。 T T P 葛昌导。C ， 0 o o or、 弋∥’ 5 55 1 0 4 1 5 4 1 03 33 1 02 5 2 Ol 5l O0 1 50 J ／p p m 图2T A T P 核磁图 元素组成利用元素分析仪分析测试了T A T P 的元素组成，其结果见表1 。 以上结果表明，本研究合成的T A T P 结构与理 论预示相吻合，说明为目标产物。 收稿日期2 0 0 9 - 0 2 ．1 5 作者简介丁伟兴 1 9 6 6 一 ，男，博士．从事液体炸药爆炸效应试验研究。E - m s i l , x 6 6 1 2 0 6 1 2 6 ．咖 万方数据 3 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第3 期 表1咖的元素组成 C 9 H 。8 0 6 ％ 3T A T P 的性能‘3 】 3 ．1 名称和组成 名称三丙酮三过氧化物或3 ，3 ，6 ，6 ，9 ，9 - 六甲 基l ，2 ，4 ，5 ，7 ，8 六氧环壬烷，英文名称T r i a e e t o n e T r i p e m x i d e o 分子式C 9 H 。。0 6 ；相对分子质量2 2 2 。 结构式 ’＼／’ ，O ／。＼O 、 ／＼ OO ＼f 印i ＼o - - o ／C 嚣 氧平衡按生成C 0 2 计算，一1 5 1 ．2 ％。 按生成C O 计算，一8 6 ．4 ％。 3 ．2 物理性质 外观白色挥发性结晶。 熔点9 4 9 5 ℃。 吸湿性干吸湿。 挥发性在常温下 1 4 ～1 8 ℃ 升华，2 4 h 失重约 6 ．5 ％；在常温下1 4 d 失重6 8 ．6 ％；5 0 ℃2 h 失重 1 ．5 ％，3 h 失重1 0 0 ％；1 0 0 ℃时迅速挥发，在皿盖上 会沉积出细针状结晶。 溶解性不溶于水、酸和碱；难溶于甲醇、甘油和 异戊醇，在以下溶剂中1 7 ℃的溶解度见表2 。 表2T A T P 在部分溶剂中的溶解度 g ／1 0 0 9 3 ．3 爆炸性能 火焰的作用遇火焰时剧烈燃烧，有时爆轰。 热作用取试样0 ．0 0 5 9 试验，9 7 ℃熔化，2 4 5 。C 蒸发而不分解，2 4 5 。C 以上分解而无火焰，燃烧并发 出带烟的火焰或爆轰。3 0 5 ℃以上时燃烧并发出带 烟的火焰，但不爆轰。 机械作用撞击感度如 1 0 e m ；撞击功0 ．3 N m 与硝化甘油的撞击功0 ．2N m 接近 ；摩擦 感度很敏感。 起爆感度最小起爆药量为雷汞0 ．1 9 9 。 爆速5 2 9 0 m ／s p 1 ．2 9 ／e m 3 ，直径6 ．3 m m ； 3 0 6 5 m ／s P O ．6 8 9 ／e m 3 ，药柱直径1 5 r a m 。 3 ．4T A T P 的分解行为 最近的研究表明H 】，T A T P 是一种十分奇特的 爆炸物，在爆炸时不产生热量。以色列理工学院化 学系主任凯南教授领导的研究小组通过长期研究发 现，与所有的常规炸药不同，T A T P 爆炸时并不需要 氧化剂，而是通过分子分解产生丙酮，与此同时，产 生氧气分子，在分子分解时释放的能量就足以促使 其它分子发生一系列的反应。实际上．这种炸药在 一瞬间就能释放4 种不同的气体，只几克质量的炸 药所产生的气体混合物能迅速地扩大到很远的空 间，而发生爆炸。 3 ．5 T A l l P 的检验技术综述p 1 随着恐怖事件的逐渐增多，对于T A T P 的检验 鉴别已经越来越引起科学家和反恐工作者的重视， 目前有关T A T P 的检测手段主要有以下几种。 3 ．5 ．1 红外光谱法 I R 利用红外光谱法检测其功能基团的特征吸收谱 带，如c H ，、0 峭。然而，研究发现，除 c H ，外，一m o 一在红外区无特征吸收谱带。 3 ．5 ．2 核磁共振法 H N I V I R 利用核磁共振法检测其分子中所含H 原子的 化学位移特征。 3 ．5 ．3 气相色谱法 G C 利用气相色谱法测试T A T P 的纯度。具体条件 为H P 5 8 9 0 配有毛细管色谱柱，分流4 0 1 ，火焰离 子检测器，1 0 m 甲基硅烷柱，氮为载气，程序升温为 1 0 0 ～3 2 5 。C 2 5 ℃／r a i n 。 3 ．5 ．4 液相色谱法 H P L C 利用液相色谱法测试T A T P 的纯度。S c h u l t e h d b e c kR ，K o n aP ，K a r s ta ．等人于2 0 0 3 年第一次用 H P L C 法进行T A T P 炸药的定量测定。简单过程为 用U V 和荧光检测器分离后进行光化学降解，分解 成过氧化氢，再用过氧化酶催化对一羟基苯甲酸变 成有荧光的二聚物，进行检测，这两步分别与空白结 合 光化学阻断 ，有较高的灵敏度，T A P P 的检测限 2X1 0 一m o l ／L 。 3 ．5 ．5 液- 质联用法 L C - M S G r o w s o nA ，B e a r d a hM S ．等人于2 0 0 2 年发表用 H P L C A p e i M S - M S 法分析T A T P 等过氧化物炸药， 分析条件是 色谱柱W a t e rN o v a - P a o k ，4 p , m ，C 1 8 ，3 ．9 r a m 1 5 0 m m ； 流动相甲醇水 7 5 2 5 ，加入2 ．5 m l 醋酸 铵；流速为0 ．4m l ／s 。 万方数据 2 0 0 9 年6 月T A l l P 的性能及检测技术综述丁伟兴等 3 7 3 ．5 ．6 新型检测仪u ．5 1 P E T P E T 是过氧化炸药检测仪英文名称P e r o x i d e E x p l o s i v eT e s t e r 的简称，是美国化学教授E h u dK e i n - 髓花费了近1 8 年时间研究的用于识别T 1 1 P 的新 型工具。实践证明研究过程是困难的，因为T A T P 这种环形的过氧化物是完全孔状的分子结构，其疏 水性也无法识别，因此K e i n a n 借鉴H O 的检测思 想，设计制造了T A T P 检测仪P E T 。P E T 外形类似 于彩色圆珠笔，中心透明，其样机实物照片见图3 。 T A T P 炸药是近年来恐怖分子频繁使用的过氧 化物炸药之一，该炸药具有原料易得、合成简单、易 爆炸、难检测等特点。因此，加强相关原料的管理， 深入研究其安检侦检方法，对于反恐怖斗争工作具 有重要意义。T A T P 是一种起爆药，但由于其感度 灵敏，目前难以在军事上得到应用。红外光谱法、核 磁共振法、气相色谱法、液相色谱法、液- 质联用法等 方法都已经应用于T A r I P 的实验室结构检测。美国 研制的新型P E T 检测仪目前仍处于样机阶段，但是 这种具有方便、快捷、小型化特点的T A l l P 现场安检 仪目前仍然有待研发。 参考文献 [ 1 ] G ．M a n e i n o ．A I I 蛳c a lC h e m i s t r y ．E x p l o s i v eS c i e n c e 图3P E T 的样机实物照片 [ J ] ．C h e m i s t r yW o r l d ，2 0 0 5 ，1 2 2 5 0 5 3 ． P E T 主要由以下元件组成，一个酮硅橡胶探试 [ 2 ]J S h a n e ，S M T i m o t h y n u o r e s e e n t ‰岫P o l y m e r 霎兰薹；隳．，2 型要妻黧璧鼍曼鋈鍪翌纛 菡嚣 艘E l e c 。t r o 脚n i c 。a 拍n d ⅢS t r 。u 8 c 斛t u r ．a l 色颜料等。当探测头与试样接触时，用注射器中的 ”⋯⋯⋯⋯⋯⋯”⋯’ 、⋯ 酸冲洗，并加入颜料和醇，如果试样中含有T A T P 型 [ 3 ] 钟一鹏，等，国外炸药性能手册[ M ] ．北京兵器工业 氧化物，则产生H 0 ，使颜料氧化产生蓝绿色溶液， 出版社，1 9 9 0 ． 这种特殊的颜色变化用于’I ●哪的检测。P E T 仪具 [ 4 ] D ．蹦m ，K ．R o m e ，A ．J o s e p h ，咀a 1 ．D e c o m p o s i t i o n 有响应迅速，操作简单，灵敏性和选择性高等特点， o f T r i a c e t o n eT f i p e r o x i d ei sa nE n t r o p i eE x p l o s i o n [ J ] ． 但P E T 目前尚处于样机阶段。相信在不久的将来， J ．A m ．C h e m ．S C c ．，2 0 0 5 ，1 2 7 4 1 1 4 6 1 1 5 9 ． P E T 将会使社会全体成员的安全，尤其是航空安全 [ 5 ]H ．I t z h a k y ，E ．K e i n a n ．M e t h o da n dK i tf o rt h eD e t e e 。 风险降至最小。tion o fE x p l o s i v e s [ P ] U S 6 7 6 7 7 1 7 2 0 0 4 - 0 7 4 结束语 O v e r v i e wO nt h eP r o p e r t ya n dD e t e c t i n gT e c h n o l o g yo fT A T P D I N GW e i x i n g ， E n g i n e e r i n gI n s t i t u t eo fE n g i n e e rC o r p s ，P L AU n i v e r s i t yo fS c i e n c e ＆T e c h n o l o g y J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 0 7 J IY u e p i n g ，W A N GW e i ，D I N GF e n g ，W A N GY i n g l e i X i ’a l lM o d e mC h e m i s t r yR e s e a r c hI n s t i t u t e S h a a n x iX i ’8 n ，7 1 0 0 6 5 [ A B S T R A C T ] I n t h i sp a p e r ，t r i a c e t o n t r i p e r o x i d e T A T P w 鹪s y n t h e s i z e d ，i t sp a r t i a lp e r f o r m a n c e s w e r ec h a r a c t e r i z e d ， a n dt h ec o r r e s p o n d i n gd e t e c tm e a n sw e r ep r e s e n t e d ，e x p e c t i n gi tc o u l do f f e r8 0 m eh d pf o rd e t e c t i n gt h eT A T Pt i m e l ya n d e f f e c t i v e l yi no r d e rt op r e v e n tt e r r o r i s ta t t a c k s ． [ K E YW O R D S ] T A T P ，b l a s t ，t e r r o r ，d e t e c t 上接第3 4 页 S t u d yo nT e c h n o l o g yo fM a k i n gt h eS u p e r f m eP o w d e ro fR D Xb yG r i n d i n g D E N GG u o d o n g ，L I UH o n g y i n g N a t i o n a lS p e c i a lS u p e r f i n eP o w d e rE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t r eo fN a n j i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c e T e c h n o l o g y J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 9 4 [ A B S T R A C T ] T h i st h e s i sd e a l sw i t hh o w t om a k et h es u p e r f i n ep o w d e ro fR D xb yg r i n d i n gm i l li ns a f ec o n t i n u o u sm 脚 p r o d u c t i o n ．T h et e c h n o l o g yo fm a k i n gt h es u p e r f i n ep o w d e r0 fR D Xb yh o r i z o n t a lg r i n d i n gm i l la n dt h ep r i n e i p l eo fi tw e 陀 i n t r o d u c e d ．T h ee f f e c t so fv a r i o u st e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n s t h er o t a t i n gs p e e do ft h es t i r r e ro fg r i n d i n gm i l l ，t h et y p e so f g r i n d i n gb a l l s ，g r i n d i n gt i m e 。t h ev o l u m er a t i oo fg r i n d i n gb a l l st Ot h ec h a m b e ro fg r i n d i n gm i l l ，R D Xc o n c e n t r a t i o ne t c ． o nt h ep a r t i c l e ss i z e so fR D X p r o d u c t sw e r es t u d i e d ．R e s u l t so ft h ee x p e r i m e n t ss h o w e dt h a tt h es u p e r f i n ep o w d e ro fR D X w i t hi t sp a r t i c l es i z e ％ 3 ．0 5 p ．m 哪g o tb yg r i n d i n g ．A n dt h et e c h n o l o g yw 阳s a f ea n dc o n t r o l l e dt oe u s t l l tt h es t a b l e q u a l i t yo ft h ep r o d u c t s ，w h i c hc o u l dm e e tt h en e e d 8o fh i g l lq u a l i t ye x p l o s i v ea n dh i s he n e r g yp r o p e l l a n t ． [ K E YW O R D S ] R D X 。s t i r 面n d i n gm i l l ，g r i n d i n g ，t 娅- t i c l es i z e ，s u p e r f i n ep o w d e r 万方数据