一种防水点火药的制备及其性能研究.pdf

2 0 11 年4 月， 一种防水点火药的制备及其性能研究王文涛等 - 种防水点火药的制备及其性能研究。 王文涛黄寅生李锦涛 南京理工大学4 艺- z - 学院 江苏南京，2 1 0 0 9 4 [ 摘要]利用锆粉、四氧化三铅作点火药制备防水电点火头，对该电点火头的防水性能、吸湿性能进行实验。实 验发现，将电点火头完全浸没在水中7d 仍能正常点火，抗吸湿性能也良好，并通过升降法实验得出其安全电流和 发火电流。 [ 关键词] 点火药电点火头防水吸湿性升降法 [ 分类号] T J 4 5 0 ．1 T D 2 3 5 ．2 2 引言 作为电雷管的核心部件，电点火头的好坏直接 影响到电雷管的性能。电雷管能否在潮湿的地方以 及水下作业也就取决于电点火头的防水性能、抗湿 性。我国目前广泛使用的是D D N P 系点火药 D D N P K C I O ， C 粘合剂 和木炭系点火药 C K C I O ， 粘合剂 ⋯。木炭系点火药电感度较低， 安全电流高，但发火冲能较高，但这两种点火药存在 木炭吸湿、K C I O ，水解、D D N P 显酸性而使储存性能 变差等缺点。2 0 0 1 年，成一等人对黑火药、B 点火 药以及K 。K 点火药的点火性能进行了研究，试验表 明，黑火药燃烧产物的比容较大，但燃烧热较小，而 B 点火药的燃烧热很大，但燃烧产物的比容较小，因 此它们的点火压力不大。K 。K 点火药燃烧热较高， 且燃烧产物的比容较大，即点火压力较高呤J 。2 0 0 2 年，陈守文等人在对B 系点火药的改性研究中发 现，由7 0 ％的B ／K _ N O ，和3 0 ％的黑火药组成的新型 B 系点火药，既具有较高的燃烧热，又具有较高的点 火压力‘3 | 。 四氧化三铅不溶于水和酒精，性质比较稳定，锆 粉不与水发生反应，不易与其它物质发生反应，耐腐 蚀性能好【4 J ，当含水达1 0 ％时仍能点火，所以锆点 火药是一种耐水点火药。当锆点火药中锆粉过量时 还能形成二次点火，从而具有很强的点火能力【5 J 。 因此，本实验选用锆粉、四氧化三铅作为点火药。 1 电点火头的制备 1 ．1 配比的确定 锆一四氧化三铅药剂的反应方程式有很多种可 能，按最大氧化程度计算，则反应方程式为 2 Z r - I - P b 3 0 4 剥Z 内2 - I - 3 P b 如果是按此反应式进行计算，锆分子量为9 2 ．1 ， 四氧化三铅分子量为6 8 6 ，则锆的质量分数t t ， z r 2 1 ％。 考虑到锆粉中还有不能参加反应的Z r O L 6J ，确 定配比w Z r 埘 P b 3 0 ． 1 3 ，即2 5 ％的锆粉， 7 5 ％的四氧化三铅，另外加4 ％的氟橡胶粘结剂。 1 ．2 桥丝的焊接 将准备好的脚线进行焊接，焊接结束后，对电点 火头的电阻进行测量，控制电阻在3 4n 之间。 1 ．3 点火药的准备 首先要对所需要的原料锆粉与四氧化三铅进行 烘干，在烘箱中烘过后，用1 5 0 目筛子进行过筛，过 筛的目的是为了降低药剂的颗粒度。烟火药的燃烧 速度一般随着颗粒度的降低而加快，点火就更加顺 利。过筛之后是混药，根据药剂各自所占的质量分 数进行准确称量并进行干混。 常用的粘结剂有酚醛树脂、虫胶、氟橡胶等，硝 化棉也可用作粘结剂，其中氟橡胶的强度最高，同时 可以增强药剂燃烧的稳定性，并且具有一定的防水 性，因此选用氟橡胶作为粘结剂，并用适量的乙酸乙 酯完全溶解。 1 ．4 蘸药头 将混合好的药剂加入到溶解有氟橡胶的乙酸乙 酯中，并调好浓度，若浓度过高则蘸药头时。不容易 成型；若浓度太低则药剂不容易蘸到桥丝上。蘸药 头时尽量把药头蘸成滴状。一般是分几次蘸药头， 本文是分3 次完成的，每次蘸完后都要在烘箱中烘 2h 左右，温度控制在6 0 ℃以内。最后一步是涂防 潮剂，防潮剂的配方是醋酸丁酯9 l ％一9 6 ％，硝化 棉9 ％一4 ％，及少量的中性红色染料。再在烘箱中 收稿日期2 0 1 0 1 0 - 0 8 作者简介王文涛 1 9 8 7 一 。男，在读硕士。主要从事军事化学方面研究。E - m a i l h u a n g y i n s h e n g s i n a ．c o r n 万方数据 2 4 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 0 卷第2 期 表1 升降法实验记录 I a f i 1Z j斗O 2 善2 1 髫l 0 ‰ 11 1 茹．I100 2 茹．2 0 8 9 1 01 11 2 1 3 1 41 51 61 71 81 92 02 12 2 l11l11 0Ol00001 00 O 烘2h 左右，防水电点火头制备完成。 2 电点火头的性能研究 2 ．1 浸水实验 室温常压下，在一个5 0 0m L 的烧杯中装满水， 从制备好的电点火头中随机抽取几十发，蘸有点火 药的一端完全浸没在水中，每隔2 4 h 抽取3 发对其 进行测试。用已经浸泡过的电点火头对配制的 B a N O ， ，M g ，A 1 烟火药进行点火，若点火正常，则 电点火头防水性能良好。室温常压下，电点火头在 水中浸泡7d ，每2 4 h 进行一次点火测试。 测试结果只有l 发电点火头在浸泡ld 后点 火失败，而其它电点火头在浸泡7d 之后仍能正常 点火。对失败的1 发电点火头进行分析，发现该电 点火头已经发火，只是烟火药没有被点燃，因此本次 试验说明了该批电点火头的防水性能良好。， 2 ．2 吸湿性实验 为考察电点火头在常温贮存过程中的吸湿性问 题，做了吸湿性试验。常压室温下，将所制备的电点 火头随机抽取5 发放在盛有饱和硝酸钾溶液的干燥 器中，每隔2 4h ，对电点火头质量进行称量，对其中 的两组数据绘图，如图1 。 掣 捌 蟋 图1 浸水时间对电点火头质量的影响 从图1 中可以看出，除了第一天电点火头的质 量稍微有所增加外，其余时间电点火头的质量基本 上不变。所用的点火药本身就具备防水性，而且外 表面又蘸了一层防潮剂，所以该电点火头的抗湿性 能良好。 2 ．3 电流感度测试 桥丝式电火工品的感度通常用安全电流、发火 电流等参数表示。通过升降法实验得到电火工品的 5 0 ％发火电流和标准偏差，再通过计算得到安全电 流和发火电流。 该实验所用的仪器为D C 9 8 0 1 智能雷管电参数 测试仪。首先根据实验确定了这批电点火头的初始 刺激量为5 0 1m A ，并根据经验确定步长为8 m A 。进 行测试，得到实验数据如表1 。 根据标准“ 1 对上面的数据进行处理后可以得 到 五- - 2 _ 茹o A ／n 0 ．5 d 5 0 5 ．7m A P 1 ．6 2 0 M 0 ．0 2 9 1 ．7 9 子 p d 1 4 ．3 2 经计算得安全电流k ，％ 4 6 2 ．7 4m A 发火电流岛％ 5 4 8 ．6 6 m A 所以该批电点火头的5 0 ％发火刺激量约为 5 0 5 ．7 m A ，安全电流为4 6 2 ．7 m A ，发火电流为5 4 8 ．7 m A o 3 结论 本文利用锆粉、四氧化三铅作为点火药制备的 防水性电点火头，简单地叙述了电点火头的制备工 艺。并通过实验验证了其防水性能，实验表明该电点 火头浸没在水中7d 仍能正常点火，而且抗吸湿性 良好，并通过升降法得出该电点火头的5 0 ％发火刺 激量为5 0 5 ．7 m A 。 参考文献 [ 1 ]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 1 1 3 1 2 0 ． [ 2 ]成一，陈守文．点火药点火性能的研究[ J ] ．火工品， 2 0 0 1 4 2 1 - 2 2 ． [ 3 ]陈守文，成一，章文义．硼系点火药的改性研究[ J ] ．爆 1 破器材，2 0 0 2 ，3 1 6 1 5 ．1 7 ． [ 4 ]陈西武．新型耐水点火药燃烧性能及应用研究[ D ] ． 南京南京理工大学，2 0 0 2 ．． [ 5 ]吴腾芳．爆破材料与起爆技术[ M ] ．北京国防工业 出版社，2 0 0 8 1 5 6 1 5 8 ． [ 6 ]叶迎华．火工品技术[ M ] ．北京北京理工大学出版 社，2 c 0 7 3 0 - 3 5 ． [ 7 ]机械电子工业部标准化研究所．G J B ／Z3 7 7 A 一1 9 9 4 ． 感度试验用数理统计方法[ S ] ．1 9 9 4 ． 下转第2 7 页 万方数据 2 0 1 1 年4 月 钨系延期药的实验研究雷钫琴等 由图2 可以看出，钨粉含量增加时，燃速变大， 同时延期精度也越好。钨含量在2 8 ％一4 0 ％范围 内，都可以制得延期精度较高的药剂，并且随着钨含 量的增加，平均燃速增加。由图2 还可以看出，钨含 量在3 0 ％一3 5 ％的范围内，曲线比较平稳，平均延 期时间基本相同，这一段具有重要意义。因为在这 一范围内，钨含量小的波动对药剂的延期时间影响 很小，对生产工艺的控制变得非常简单。从燃速、延 期精度及生产成本等方面考虑选取钨粉含量3 4 ％ 的配方作为寻求的慢燃速延期药。 1 ．3 ．3 验证实验 基于上述研究结果试制慢燃速钨系延期药，按 钨粉粒径5 ．8 6 ．2 1 x m 、W W 埘 B a C r 0 4 3 4 5 6 ，工艺条件与药剂制备工艺相同，试制4 个药批， 批号为1 ’、2 。、3 。、4 。。根据不同段别延期秒电雷管 延期时间要求，测量装配延期药量，并选取与之匹配 的火雷管进行装配。装配后测时，实验结果列于表 3 。每批试样数为5 0 发。 表3 延期药燃速与精度数据统计 由表3 可知，当钨粉粒径为5 ．8 肛m 一6 ．2 斗m 、 加 w 埘 B a C r O 。 3 4 5 6 配比的慢燃速钨系延 期药燃速稳定，延期精度高，生产工艺一致性好，达 到了延期药慢燃速1 ．0 2 ．O m m ／s 设计要求，可满 足工业延期秒电雷管6 一1 0 段的装配要求。 2 结论 在钨系延期药中，钨粉粒径小、含量高，延期药 燃速越快、延期精度优。选用粒径为5 ．8 t t m 一6 ．2 p , m 的钨粉，其质量组成为W W 埘 B a C r O 。 ” K C l 0 。 3 4 5 6 1 0 的延期药燃速达到1 ．5 5 m m ／s 左右，延期精度较好，生产工艺稳定，达到了 设计要求。 参考文献 [ 1 ]吴幼成，宋敬埔．延期药技术综述[ J ] ．爆破器材， 2 0 0 0 ，2 9 2 2 3 - 2 7 ． [ 2 ] 陈利魁，盛涤伦，王克恭，等．纳米钨系延期药的研究 [ J ] ．火工品，2 0 0 5 4 6 - 9 ． [ 3 ] H i d e t s u g uN a k a m v r a ．T h es u r f a c ec o m b u s t i o no fd e l a y p o w d e r [ C ] ／／2 2 t hi n t e m a t l o n a lp y r o t e c h n i c ss e m i n a r ． 1 9 9 6 ，3 3 7 - 3 4 4 ． [ 4 ] 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 ． [ 5 ] 艾鲁群．国外火工品手册[ M 】．北京国家机械工业委 员会兵器标准化研究所出版，1 9 9 8 1 8 1 ，1 8 3 ，1 8 5 ． [ 6 ] 王丽琼，杜志明，冯长根．延期药及固体推进剂的燃速 测定方法[ J ] ．火工品，1 9 9 5 1 3 4 - 3 8 ． E x p e r i m e n t a lI n v e s t i g a t i o no nt h eT u n g s t e nT y p eD e l a yC o m p o s i t i o n L E IF a n g q i n ，Y IY o n g ，F UZ h i b i n X i a n g h o n gM e c h a n i cC h e m i c a lC o ．，L t d ．o fH u n a nS h e n f uG r o u p H u n a nY u e y a n g ，4 1 4 1 0 0 [ A B S T R A C T ] - 1 1 l ei n f l u e n c eo fs o m ef a c t o r ss u c ha st h es i z ea n dt h ec o m p o s i t i o no fw o l f r a mp o w d e ro nt h ed e l a yt i m e ， b u n t i n gr o t ea n dd e k I yp r e c i s i o no ft h ed e l a yc o m p o s i t i o nW a sd i s c u s s e di nt h i sp a p e r ．n er e s u l t ss h o wt h a tt h eb u r n i n gr a t e i n c r e a s e sw i t ht h es i z eo fw o l f r a mp o w d e rd e c r e a s e sa n dt h ec o m p o s i t i o no fW o ] f r a I np o w d e ri n c r e a s e s ．n er e s u l to ft e s t i n g b a t c hp r o v e st h a tt h eb u n t i n gr a t ea n dp r e c i s i o no ft h ew o l f r a mp o w d e ri ss t a b l e 。a n dt h ec o n s i s t e l 4 c yo ft e c h n o l o g yi sg o o d ． [ K E YW O R D S ] d e l a yc o m p o s i t i o n ，s l o wb u r n i n gr a t e ，i n g r e d i e n tp r o p o r t i o n ，d e l a yp r e c i s i o n 上接第2 4 页 S t u d yo nt h eP r e p a r a t i o na n dP e r f o r m a n c eo faW a t e r p r o o fI g n i t i o nP o w d e r W A N GW e n t a o ，H U A N GY i n s h e n g ，L IJ i n t a o S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e 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 [ A B S T R A C T ] n ew a t e r p r o o ff u s eh e a dW a sp r e p a r e db yz i r c o n i u mp o w d e ra n dr e dl e a di n t h i sp a p e r ，t h ew a t e r p r o o f p r o p e r t ya n dh y g r o s e o p i c i t yo ft h ef u s eh e a dw e r es t u d i e d ．E x p e r i m e n t ss h o w st h a tt h ef u s eh e a di m m e r s e di n w a t e rf o r s e v e nd a y sc a nb ei g n i t e dn o r m a l l ya n dt h eh y g r o s e o p i c i t yi sp e r f o r m e ds a t i s f a c t o r i l y ．A n dt h es a f e t yc u r r e n ta n df i r i n g c u r r e n to ft h ef u s eh e a di sa l s os i r e nb yU p D o w nm e t h o di nt h i sp a p e r ． [ K E YW O R D S ]i s n i t i o np o w d e r ，f u s eh e a d ，w a t e r p r o o f ，h y g r o s c o p i c i t y ，U p D o w nm e t h o d 万方数据