示踪剂的添加对导爆管传爆性能的影响.pdf

2 0 1 2 年4 月示踪剂的添加对导爆管传爆性能的影响段红珍等 5 示踪剂的添加对导爆管传爆性能的影响’ 段红珍∞钱华①万方①潘峰∞ 杨祖一④ 刘大斌① ①南京理工大学化工学院 江苏南京，2 1 0 0 9 4 ②中北大学理学院化学系 山西太原，0 3 0 0 5 1 ③国家民用爆破器材质量监督检验中心 江苏南京，2 1 0 0 9 4 ④中国爆破器材行业协会 北京，1 0 0 0 8 9 [ 摘要]为了对导爆管进行溯源，在导爆管中添加一定量的惰性示踪剂，同时对添加不同示踪剂及同种示踪荆 不同量的聚乙烯导爆管进行爆速、起爆感度以及传爆性能的测试。试验结果表明温度为2 5 。C 时。示踪剂A 与母体 导爆药 R D X 与A l 粉 的比例在0 ．1 ／9 9 ．9 1 0 ／9 0 范围内，爆速的变化范围为1 7 4 5 1 8 5 4r a ／s ，同时添加相同比例 的示踪剂A 、B 、C 混合物为总装药量的0 ．6 ％与1 ．5 ％，爆速分别为1 8 5 2m ／s 与1 8 2 7m ／s ，都符合工业导爆管爆速 的要求；另外。添加示踪剂的导爆管均被可靠起爆，未见其感度降低和传爆不可靠。说明示踪剂的添加既满足了导 爆管的溯源功能，又不影响导爆管的起爆与传爆性能。 [ 关键词]塑料导爆管示踪剂爆速传爆性能起爆感度 [ 分类号] T J 4 5 7 T D 2 3 5 ．2 2 引言 近年来，世界范围内的恐怖事件时有发生，给人 类的生命安全带来严重威胁，同时也给世界反恐组 织带来极大的挑战。有些犯罪分子利用导爆管对各 种爆炸物进行引爆从而达到破坏的目的，如何通过 犯罪现场获得犯罪组织和个人的信息至关重要。要 对犯罪组织进行识别与追踪，其中的关键之一就是 能通过检测犯罪现场残留的导爆管而获得信息。国 内现有导爆管使用的导爆药主要是黑索今和铝粉的 混合物，装药量为1 5 1 8m g ／m 【l 刮，为了使导爆管 具有可溯源性，又不至于破坏原装导爆管的起爆与 传爆性能。通过在导爆管内添加示踪信息以达到溯 源目的。所选择的惰性示踪剂，在导爆管使用前，能 够保持优良的安定性、与导爆药的相容性以及在导 爆管内壁的粘附性；在导爆管使用中，惰性示踪剂近 乎零氧平衡，既能够作为部分导爆药的替换药，满足 导爆药产生低速、低能爆轰波的传递，同时又能够不 被导爆药形成的爆轰波所毁灭；在导爆管使用后，留 在管内的惰性示踪剂的残留物质能够被特定的检测 方法所鉴别，以满足监管该导爆管来源的需要驯。 本文通过改变示踪剂种类与示踪剂的添加量，得到 添加不同示踪剂的导爆管与同种示踪剂的不同添加 量的导爆管；对添加不同情性示踪剂的导爆管进行 了爆速与其它性能的研究，与不添加示踪剂的导爆 管爆速进行比较，获得了不同示踪剂与不同添加量 与爆速之间的关系，可供导爆管生产企业参考。 l 试样准备及测试方法 1 ．1 导爆管试样和试验设备 试验样品试验所用样品为普通导爆管，导爆管 外径为 3 ．0 0 ，1 m m ，内径为 1 ．5 0 ．1 I l l m ；管 壁材料为上海石化生产的N 2 1 0 型低密度聚乙烯； 所用导爆药配方为黑索今铝粉 7 5 2 5 。 示踪剂以A 、B 、C 代替。 光电法爆速测试仪测试精度不低于0 ．2 1 舻； 两光电靶间距为 0 ．54 - 0 ．0 0 2 r i l l 。 工业雷管南京理工科技化工有限公司生产铝 壳8 号基础雷管。 导爆管的制备将黑索今与铝粉以配方为7 5 2 5 的比例均匀混合，作为导爆药的母体，另外将导 爆药母体与示踪剂A 以9 0 ／1 0 ，9 5 ／5 ，9 8 ／2 ， 9 9 ．5 ／0 ．5 ，9 9 ．8 ／0 ．2 ，9 9 ．9 ／0 ．1 的比例进行混合，接 着进行导爆管的拉制 装药量1 4m g ／m ，每种导爆 管拉制5 0 0m 。示踪剂B 与示踪剂C 的添加方式与 示踪剂A 同。 导爆管的爆速采用光电法爆速测试仪测试；变 色性能是根据导爆管传爆前后的颜色改变情况，靠 目测判断。试验中导爆管爆速、传爆可靠性、起爆感 度的测试方法见W J ／2 0 1 9 - - 2 0 0 4 塑料导爆管【l0 1 。 1 ．2 示踪剂A 、B 、C 的选择 惰性示踪剂的主要选择原则 收稿日期2 0 1 1 ．1 2 ．1 5 基金项目公安部墩点研究项目 2 0 0 9 z D Y J N J L G 0 3 2 作者简介段红珍 1 9 7 1 一 女．博士，副教授．主要从事纳米材料制备及性能测试方面的研究。E - a u f i l d u a n h z 2 0 0 0 1 6 3 ．∞m 通讯作者刘大斌 1 9 6 3 一 ．男。教授．博导．主要从毒‘含能材料的制备与应用研究。 万方数据 - 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 l 卷第2 期 1 相容性示踪剂在生产与储存时与导爆药必 须能稳定共存。 2 粘附性能够较好地粘附在导爆管内壁不发 生脱落。粘附性主要由药粒的粒径和形状决定，粒 径在5 5 0 1 a , m 之间的药粒粘附性都较好；形貌为片 状与无定型状粘附性较好，球状粘附性较差。导爆 药内铝粉为片状，粒径1 5 1 x m 左右。 3 价廉易得原材料来源广泛、价格低廉，减少 工业生产的成本。 4 易于检测要能被现有的检测手段有效地检 测出来，且尽量减少天然干扰因素的影响。 综合考虑相容性好、粘附性强、来源广、响应值 高等特点，初步选定A 、B 、c 作为示踪剂。 对3 种示踪剂样品粉末进行电镜扫描分析 如 图1 ，其粒径范围均在3 2 0 p , m 之间，与导爆药中 的A l 粉粒径相似；且形态均为片状或粒状，具有较 好的粘附性。 2 示踪剂的添加量对导爆管传爆起爆性能的影响 2 ．1 对爆速的影响 爆速的测定采用光电法爆速测试仪测定，试验 环境温度为2 5 。C 。试验结果见表1 和表2 。 表l示踪剂A 的添加量对导爆管爆速的影响 m ．g l 由表1 的试验结果可知各试样爆速的最大波 动幅度为4 8 m ／s 。属于w J 标准要求的正常范围；随 着示踪剂添加量的变大，爆速在逐渐减小。在单个示 踪剂的比例占总装药量的1 0 ％的装药条件下，塑料 一j ．，i { i _ 一i i ’ 导爆管的爆速为1 7 4 5m ／s ，此爆速也还在导爆管的 要求之内，因此在添加量一定的条件下，制得的导爆 管仍能够满足工业导爆管的标准要求 1 6 0 0m ／s 以 上 ㈨。 表2 示踪荆A 、B 、c 的添加量对 导爆管爆速的影响 m s 一 7 。 9 9 ．4 ／0 ．2 ／0 ．2 ／0 ．2 1 8 4 8 1 8 4 81 8 5 91 8 5 21 1 8 。 9 8 ．5 ／0 ．5 ／0 ．5 ／0 ．5 1 8 2 7 1 8 3 7 1 8 1 61 8 2 72 1 由表2 可知，添加示踪剂的种类与添加量在总 量为1 ．5 ％的条件下，爆速没有发生大的变化。原 则上，示踪剂的添加量越大，示踪效果越好，但是从 爆速测定的结果可以看出，示踪剂的添加会使导爆 管的爆速有一定程度的降低，这是因为示踪剂是惰 性的物质，而惰性添加剂导致导爆管内单位长度的 炸药量降低，以及炸药密度降低，所以爆速降低，因 此在示踪剂的添加量上有个上限。结合本研究中的 示踪剂在导爆管起爆后检测的情况可知，单个示踪 剂的比例占总体装药的比例在1 ．0 ％一1 ．5 ％的范 围内，都可以通过一定的检测手段检出示踪剂。也 就是说如果3 种示踪剂的总添加量在3 ％～5 ％的 范围内，可以通过检测手段很好地溯源，而示踪剂的 添加量在1 0 ％以内。均对导爆管的爆速影响不大。 因此本项目的最终示踪剂的添加量为5 ％为宜。 2 ．2 对起爆感度的影响 对0 ‘一8 ‘号试样进行起爆感度测试6 0 根导爆 管捆绑后，在捆绑中心用8 号工业雷管正向起爆，6 0 根导爆管均被可靠起爆，在此示踪剂添加范围内未 观察到起爆感度的变化，同时满足w J 标准塑料导 爆管的起爆感度要求 2 0 根以上 。 2 ．3 对传爆可靠性的影响 按照W J 标准的要求，起爆长度为 2 ．04 - 0 ．1 m 的导爆管试样，若导爆管能够正常传爆且管壁未 B 图l 三种示踪剂的班瑚图 广 _ j 。蠹2 亏三一～i i l ． 万方数据 2 0 1 2 年4 月示踪剂的添加对导爆管传爆性能的影响段红珍等 1 被击穿，则导爆管传爆可靠。试验环境温度为 2 5 “ C ，以添加示踪剂A 为1 0 ％的导爆管 试样1 。一 6 。 为代表，试验结果见表3 。 表3示踪剂A 对塑料导爆管传爆可靠性的影响 根据表3 可知，示踪剂A 的不同添加量的样品 均能稳定传爆，无断爆、拒爆的现象；均传爆可靠。 另外，分别添加示踪剂B 与C 的导爆管的传爆可靠 性与添加A 的导爆管可靠性均一致。 对爆后导爆管进行目测检查，管壁颜色发生明 显变化，均正常变色，说明示踪添加剂对导爆管的变 色性能无影响。 3 结论 本文所选的3 种示踪剂A 、B 、C 相容性好、粘附 性强、来源广、响应值高，故作为示踪剂是较好的选 择，由以上的试验结果和分析可知，在其它条件不 变，仅改变示踪剂与导爆药母体的比例，变化的情况 如下1 在2 5 ℃的条件下，示踪剂A 与母体导爆药 R D X 与趾粉 的比例在0 ．1 ／9 9 ．9 1 0 ／9 0 范围 内，即示踪剂占总装药量的0 ．1 ％一1 0 ％，爆速的变 化范围为1 8 5 4 1 7 4 5 m ／s 。随着示踪剂量的增大， 爆速在减少，但即使示踪剂的添加量达到1 0 ％，其 爆速也能满足W J 标准塑料导爆管爆速的要求，故 认为示踪剂的加人量可高达1 0 ％。2 同时添加3 种示踪剂，且示踪荆的添加量在一定范围内 总添 加量不超过1 0 ％ ，对导爆管的起爆感度没有影响。 3 示踪剂A 的不同添加量的样品均能稳定传爆。无 断爆、拒爆的现象；均传爆可靠。4 示踪剂的添加 量下限应由测试方法和仪器的检测限决定，本项目 的最终示踪剂的添加总量为5 ％为宜。 参考文献 [ 1 ] 陈嘉琨，范钦文，高耀林．塑料导爆管[ M ] ．北京国防 工业出版社，1 9 8 7 ． [ 2 ] 刘自铴，蒋荣光．工业火工品[ M ] ．北京兵器工业出 版社．2 0 0 3 ． [ 3 ] 何中其，彭金华，刘大斌，等．导爆管传爆性能设计与 参数分析[ J ] ．爆破器材，2 0 1 0 ，3 9 3 l - 3 ． [ 4 ]侯建华．特殊使用条件下提高导爆管传爆可靠性研究 [ D ] ．南京南京理工大学，2 0 0 4 ． [ 5 ] 张瑞庆．火药用原材料性能与制备[ M ] ．北京北京理 工大学出版社，1 9 9 5 ． [ 6 ] 周学铁，李燕，刘大斌，等．光谱法测量塑料导爆管爆 轰瞬态温度[ J ] ．爆破器材，2 0 0 3 ，3 2 6 8 - 1 0 ． [ 7 ] 刘大斌．塑料导爆管的起爆、传爆及输出性能研究 [ D ] ．南京南京理工大学，2 0 0 2 ． [ 8 ] 何中其，王孟春，高耀林．塑料共混改性提高导爆管高 温使用性能[ J ] ．爆破器材，2 0 0 5 ，3 4 1 1 7 - 1 9 ． [ 9 ] 杨祖一。闫正斌。亓希国．爆破器材流向信息标识和识 读方式研究[ J ] ．爆破器材，2 0 0 4 ，3 3 增刊1 1 0 9 1 1 3 ． [ 1 0 ]国防科学技术工业委员会．W J ／T 2 0 1 9 - - 2 0 0 4 塑料导 爆管[ s ] ．北京兵器工业标准化研究所，2 0 0 4 ． [ 1 1 ] 荆术祥，钱华。刘大斌，等．装药量对塑料导爆管传爆 性能的影响[ J ] ．爆破器材，2 0 1 0 ，3 9 5 4 ．6 ． I I l f l u e n c eo ft h eI n d i c a t o ro nD e t o n a t i o nT r a n s m i s s i o nP e r f o r m a n c eo ft h eS h o c k - c o n d u c t i n gT u b e D U A NH o n 铲h e n ∞，Q I A NH u a ①，W A NF a n g 。，P A NF e n g ∞，Y A N GZ u y i ④，L I UD a b i n ① ①s c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n ∞r i n g ，N a n j i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT 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 熏 D e p t ．C h e m i s t r yS c h o o lo fS c i e n c e ，N o r t hU n i v e r s i t yo fC h i n a S h a n x lT a i y u a n ，0 3 0 0 51 ③N a t i o n a lQ u a l i t yS u p e r v i s i o na n dI n s p e c t i o nC e n t e rf o rI n d u s t r i a lE x p l o s i v eM a t e r i a l so fC h i n a J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 9 4 互 C h i n aE x p l o s i v eM a t e r i a l sP r a d eA s s o c i a t i o n B e i j i n g 。1 0 0 0 8 9 [ A B S T R A C T ] I no r d e rt ot r a c ef o rt h e8 0 u r c eo fs h o c k c o n d u c t i n gt u b e ，t h ec e r t a i na m o t m to fi n e r ti n d i c a t o rw a ga d d e d i n t os h o c k ．c o n d u c t i n gt u b e ，a n dm e a n w h i l ed e t o n a t i o nv e l o c i t ya n ds e n s i t i v i t yt Oi n i t i a t i o no ft h es h o c k c o n d u c t i n gt u b ew i t h d i f f e r e n ti n d i c a t o rw e r et e s t e d ．E x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h ed e t o n a t i o nv e l o c i t yi sr a n g e df r o m1 7 4 5m ／st o18 5 4m ／sa s t h ei n d i c a t o rAa n de x p l o s i v ev a r i e df r o m0 ．1 ／9 9 ．9t o1 0 1 9 0a t2 5 ℃．．n l ed e t o n a t i o nv e l o c i t i e so fs h o c k c o n d u c t i n gt u b e w h i c hc o n s t i t u t e s0 ．6 ％a n d1 - 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