一种DDNP系点火药研究.pdf

2 0 0 8 年8 月一种D D N P 系点火药研究刘明全 一种D D N P 系点火药研究’ 刘明全 雅化集团起爆器材研究所 四川绵阳，6 2 1 0 0 7 [ 摘要] 介绍了一种含硅系延期药的D D N P 系点火药，对其设计原则进行了简要阐述，对性能进行了实验研究， 并应用于导火索式秒延期雷管中，取得了良好的效果。 [ 关键词]硅系延期药D D N P 系点火药设计原则性能延期雷管 [ 分类号] T E r 2 3 5 ．2 2 1 引言 在导火索式秒延期雷管结构中，导火索延期体 的引火药头 图1 起着承上启下传递燃烧的作用。 为确保雷管可靠发火，该药头必须满足三个条件其 一，粘结牢固，具有足够的机械强度；其二，具有良好 的火焰感度；其三，机械感度 尤其是摩擦感度和撞 击感度 较低，生产安全性好。 针对上述条件，在研究硅系延期药、含硫化锑 D D N P 系点火药 以下 简称“原配方药” 及其 粘合剂性质的基础上， 运用双重敏化法，经试 验优选，研发出了一种 含硅系延期药的新型 D D N P 系点火药 以下 简称“新药” ，该药应 用于导火索式秒延期电 雷管 以下简称“电秒 雷管” 与导火索式秒 延期导爆管雷管 以下 简称“非电秒雷管” 后，取得了良好的效果。 2 设计原理 l 一引火药头；2 一导火索 图I 导火索式延期体 结构示意图 原配方药以硝化棉溶液作粘合剂，其组成为 K C l 0 3 ／C ／D D N P ／S b 2 S 3 6 0 ／1 4 ／1 5 ／1 0 。该药存在 易分层、机械强度低 装配过程中药头破损突出 、 瞎火率高 在0 ．0 1 ％一0 ．0 2 ％ 等缺陷。分析缺陷 原因，原配方中D D N P 、S b 2 S 3 的含量分别约1 5 ％及 1 0 ％，而D D N P 作为敏化剂存在，由于爆炸性较强， 量偏大将影响生产安全，易导致点火过程中药头被 “炸散”而瞎火；S b 2 S ，作为缓燃剂存在，由于密度较 大，在药剂中易发生沉淀，不仅削弱了对D D N P 爆炸 收稿日期2 0 0 8 - 0 3 - 1 9 性的抑制作用，而且影响了药剂的均匀性与发火可 靠性。再分析K C I O ，与C 以下简称“二元物” 的 氧化反应 2 K C l 0 3 3 C - - - 2 K C I 3 C 0 2 ，达零氧平 衡时，二元物中C 的含量为1 2 ．8 ％，而原配方二元 物中C 的含量达1 8 ．9 2 ％，属负氧平衡，C 含量偏大 对药头机械强度不利。综上所述，新药设计应考虑 调低原配方药组分中C 及D D N P 的含量。此外，考 虑到增强粘合剂粘性对提高新药的防潮性能及机械 强度均有利，新药设计应同步考虑增强粘合剂粘性。 针对调低D D N P 及C 含量问题，如果将D D N P 视为药剂中起敏化作用的一个“核”，再往其中引入 具备低爆炸性、较高热感度、能起敏化作用、组成为 P b 3 0 ．／S i ／S b 2 S 3 的硅系延期药作为另一个“核”取代 S b S ，，即可形成“双核”，发挥双重敏化作用，利于降 低D D N P 含量。但是，由于延期药的燃烧产物具有 较高的热值与粘结性，随延期药含量的增加，其燃烧 产物引燃导火索延期体外包缠物的概率将增加，因 此，延期药的引入量应有限度。同理，调低C 含量 至正氧平衡时，较少的C 利于增强药头的抗潮性与 机械强度，而且K C I O ，分解产生的多余0 还可供 延期药燃烧使用，利于推动双重敏化作用。鉴于细 粉状的C 对药头的成形有利，减少C 含量也应有限 度。 针对增强粘合剂粘性问题，实践证明硝化棉与 树脂A 含量的增加均能明显增强粘合剂的粘性。 但易燃的硝化棉增加将导致药剂的火焰感度、机械 感度增加，药头烘干“裂口”现象加剧；不易燃的树 脂A 增加则会导致其“阻燃”作用的增强，所以调增 粘合剂中硝化棉的含量及引入树脂A 的量均有限。 基于上述分析，确定新药由K C l 0 3 、C 、D D N P 及 硅系延期药组成，新粘合剂由硝化棉及树脂A 组 成，并按偏正氧平衡配比原则进行试验。 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 7 卷第4 期 3 试验部分 3 ．1 试验原材料 硝化棉及树脂A 白色粉末，不易燃烧，溶于酮、 酯等有机溶剂 须干燥，无肉眼可见杂质；K C I O ，过 3 0 0 目筛，取筛下物，水分≤0 ．1 ％；C 过3 0 0 目筛，取 筛下物，水分≤0 ．5 ％，D D N P 假密度0 ．1 4 0 ．2 3 g ／e r a 3 ；硅系延期药造粒并过4 0 目筛，取筛下物，干 燥2 4h 以上，水分≤0 ．0 5 ％。 3 ．2 试验条件与试验方法 3 ．2 ．1 点火药混制 将称量好的硝化棉及树脂A 倒人搅拌容器内， 加入适量有机溶剂充分调匀，至无肉眼可见小白点 后，称量D D N P 并倒入搅拌容器，在防护装置下调 匀。然后，将称量好的K C l 0 ，与C 二元物加入上述 搅拌容器内，在防护装置下继续调匀。称量硅系延 期药并加入上述搅拌容器内，在防护装置下混匀。 3 ．2 ．2 药头点涂及干燥 用尖头竹签往导火索延期体的扎孔内点涂点火 药，至引火药完全覆盖导火索药芯，无偏斜、局部残 缺及明显缩孔为止。然后，将涂好药头的导火索延 期体置于3 0 一4 0 ℃、相对湿度低于5 0 ％的烘房内干 燥2 4h 以上。 3 ．2 ．3 药头机械强度检验 先取部分干燥合格的样品在防护装置下用竹片 刮检药头的粘结牢固性及硬度，然后再从装配好的 引火元件半成品中抽取部分样品，解剖并比较药头 破坏率与破坏程度。 3 ．2 ．4 发火可靠性检验 电秒雷管采用串联，电引火元件半成品采用并 联，导爆管引火元件半成品及非电秒雷管采用簇联， 联接就绪后，用起爆器起爆，检查有无瞎火及导火索 延期体外包缠物燃烧现象。相关半成品及成品雷管 组成如下 1 引火元件半成品电 或导爆管 引火元件 铝连接块 导火索延期体； 2 成品雷管引火元件半成品 火雷管。 3 ．2 ．5 延期时间检测 按G B ／T1 3 2 2 5 - 9 1 ，用B C - 1 A 型秒量测试仪检测成品雷管的延期 时间。 3 ．2 ．6 机械感度检验． 在隔离操作前提下，采用干燥合格的导火索延 期体，模拟生产中潜在的碰撞与摩擦危险条件，分别 按如下方法试验药头机械感度。 1 撞击感度试验让整盒导火索延期体引火 药头朝下，由离地1 ．2m 高度自由下落后与水泥地 面正面碰撞，观察有无燃烧及爆炸现象； 2 摩擦感度试验将导火索延期体引火药头 朝下，逐发与水泥地面直接划擦，观察有无燃烧及爆 炸现象。 3 ．3 配方优选试验及结果分析 3 ．3 ．1 配方优选试验 根据“调低原配方药中C 及D D N P 含量，适度 引入硅系延期药”的原则，在正氧平衡条件 K C l 0 。 与C 二元物中C 含量小于1 2 ．8 ％ 下，以原配方药 及其粘合剂为基础，改变C 、D D N P 及延期药含量， 按给定的原材料及试验方法进行配方优选试验，得 表1 试验结果。 表1 配方优选试验 K C l 0 3 cD D N P 延期药哼畿率琶笼率 由表l 看出，D D N P 、延期药的含量对新配方药 的发火可靠性及导火索延期体外包缠物的燃烧与否 有着显著影响，选择6 0 ／5 ／3 ／2 5 ，6 0 ／6 ／5 ／2 6 及6 0 ／8 ／ 5 ／4 0 三个配方的试验效果较好。由于延期药含量 偏大，对防止导火索延期体外包缠物燃烧不利，同时 D D N P 过于偏少也不利于发挥其敏化作用，为了确 保发火可靠性及使用安全，配方选择6 0 ／6 ／5 ／2 6 。 3 ．3 ．2 粘合剂调整试验 以既定的新药配方 6 0 ／6 ／5 ／2 6 及原配方药粘 合剂为基础，本着“适度提高硝化棉含量，同时少量 引入树脂A ”的原则，进一步按给定的原材料及试验 方法进行粘合剂配比调整试验，试验结果如表2 所 示，表中配方对应关系硝化棉／树脂A 。 表2 粘合剂调整试验 分层明显，粘性较差，点涂容易；药头成形较 好，粘结牢固性较差；瞎火率O ．7 5 ％ 长贮分层，粘性较好，点涂较困难；药头成形 较好，有干裂，硬度及粘结牢固性较好；瞎火 率0 ．5 0 8 ％ 长贮分层，粘性较好，点涂难度略高于原配方 药；药头成形较好，无干裂，硬度及粘结牢固 性好于原配方药；瞎火率0 与原配方药相当 由表2 看出，随着粘合剂中硝化棉与树脂A 含 嘻， 5 3 l Ⅲ瞄㈣ ；兰 ～ Ⅲ 。原料 “ H M 万方数据 2 0 0 8 年8 月一种D D N P 系点火药研究刘明全 量的增加，药剂的粘性、点涂难度、机械强度及瞎火 率均呈增加趋势。为兼顾增强粘性、确保发火可靠 性及防止药头干裂，根据试验效果，新粘合剂配方宜 选1 4 ／0 ．3 。 3 ．4 性能检测 新药在自然条件下存放一段时间后，其颜色将 发生改变，为考察发火可靠性及安全性受环境温度 和湿度的影响，以及采用新药后，相关半成品与成品 的性能是否满足需要，进行了既定新药配方 6 0 ／6 ／ 5 ／2 6 与新粘合剂配方 1 4 ／0 ．3 条件下的新药性能 检测，结果如下。 3 ．4 ．1 药剂长贮及其发火可靠性、机械感度试验 以室温、干燥条件下存放一个月的新药装配引 火元件半成品，按给定的试验方法进行了发火可靠 性试验及机械感度检测。其中，发火可靠性试验共 检测了8 0 0 0 发样品 含电引火元件半成品6 0 0 0 发， 导爆管引火元件半成品2 0 0 0 发 ，结果全部可靠发 火；机械感度试验先后复试了2 次，共检测了5 0 0 发 样品，未出现燃烧及爆炸现象。 试验结果表明，新药经长贮后，虽颜色会发生改 变，但其发火可靠性及机械感度均无明显改变。 3 ．4 ．2 抗震性能与发火可靠性试验 震动试验在标准试验机上进行，电秒雷管及非 电秒雷管各检测了1 0 0 0 发，无一发药头出现震动裂 口与损坏，而且经震动试验的电秒雷管及非电秒雷 管无一发瞎火。 发火可靠性试验共检测了4 8 8 0 发样品 含电秒 雷管2 0 0 发、非电秒雷管8 0 发、电引火元件半成品 4 2 0 0 发及导爆管引火元件半成品4 0 0 发 ，全部可 靠发火。 3 ．4 ．3 延期时间检测 分别对电秒雷管4 段及非电秒雷管4 段进行了 延期时间检测，每组检测5 0 发。检测结果如表3 所 示。表3 中数据表明，采用新药后，成品雷管的延期 时间均符合国标要求。 3 ．4 ．4 成品雷管贮存试验 在室温、干燥、木箱封装条件下，试验共贮存电 秒雷管及非电秒雷管各1 0 0 0 发。在间隔期为4 6 表3 延期时间检测试验 个月的时间内，按给定的发火可靠性及延期时间检 测方法，分4 次对贮存样品随机抽样检测，每次各抽 检2 5 0 发 其中2 0 0 发作发火可靠性检测，另5 0 发 检测延期时间 ，结果全部可靠发火，延期时间全部 符合国标要求，结果如表4 列出。 表4 成品雷管贮存延期时间检测试验 4 应用 目前，已累计生产新药电秒雷管1 0 万余发，非 电秒雷管2 5 万余发，生产过程正常。产品抽检及销 往用户后，至今无瞎火及其它不良信息反馈。 5 结语 1 实践证明，运用双重敏化法研发的新药具 有粘性强，药头成形好，粘结牢固，机械强度高，发火 可靠性高，机械感度低，装配及使用安全等优点，应 用于导火索式秒延期雷管后，有效提高了雷管的发 火可靠性，取得了良好效果。 2 重点研究了新药的配方设计及其在导火索 式延期雷管中的应用，该药尚存的分层、点涂工效下 降问题，有待于进一步优化配方及改进药头点涂工 艺，同时可以探索该药在其它领域应用的可能性。 S t u d yo naD D N PT y p eI g n i t i o nC o m p o s i t i o n L i uM i n g q u a n I n i t i a t i o nE q u i p m e n tI n s t i t u t e0 fY a h u aG r o u p S i c h u a nM i a n y a n g ，6 2 1 0 0 7 [ A B S T R A C T ] AD D N Pt y p ei g n i t i o nc o m p o s i t i o nc o n t a i n i n gs i l i c o nt y p ed e h yc o m p o s i t i o nw a si n t r o d u c e di nt h i sp a p e r ． T h ed e s i g np r i n c i p l eo fi tW B Sd e s c r i b e ds i m p l y 。a n di t sp e r f o r m a n c e sw e r es t u d i e de x p e r i m e n t a l l y ∞w e n ．I tW a Sp r o v e dt o b ee f f e c t i v ew h e ni tw a sa p p l i e dt os e c o n dd e l a yd e t o n a t o r sw i t l ls a f e t yf u s ed e l a ye l e m e n t ． [ K E YW O R D S ] s i l i c o nt y p ed e h yc o m p o s i t i o n ，D D N Pt y p ei g n i t i o nc o m p o s i t i o n ，d e s i g np r i n e i p l e ，p e r f o r m a n c e ，d e l a y d e t o n a t o r 万方数据