敏化剂含量对乳化炸药热分解性能的影响实习报告

顶岗实习报告敏化剂含量对乳化炸药热分解性能的影响学院（部）：内蒙古化工学院专业：机电一体化班级：机电11-2班学生姓名：王杰指导教师：马文龙（老师）i敏化剂含量对乳化炸药热分解性能的影响摘要炸药的热分解是炸药缓慢化学变化的重要形式，在乳化炸药的乳化过程中，乳化基质温度高达100℃，是乳化炸药的安全生产的隐患之一；因此，研究乳化炸药的热分解对于其安定性、热爆炸以及工艺条件的确定等均有重要意义。膨胀珍珠岩是一种常用的敏化剂，它能为乳化炸药提供有效的热点，本文用差示扫描量热仪(DSC-TGA)测试了相同升温速率下不同含量膨胀珍珠岩的乳化炸药放热分解反应的起始温度和峰顶温度，研究了膨胀珍珠岩对乳化炸药热分解的影响。随着升温速率的增加，炸药起始热分解温度增大；随着升温速率的增加，炸药热分解所达到的峰顶温度也呈增大趋势。DSC峰温与初始分解温度之差，在一定程度上反映热分解加速趋势的大小。差值愈小，加速趋势越大。根据含AL5%，膨胀珍珠岩2%的乳化炸药和AL5%，膨胀珍珠岩3%乳化炸药在不同温度加速速率下得知，在不同加速温度下，含AL5%，膨胀珍珠岩2%的乳化炸药的温差均小于含AL5%，膨胀珍珠岩3%乳化炸药的温差，含AL5%，膨胀珍珠岩3%乳化炸药的热分解性能较好。关键词：乳化炸药，膨胀珍珠岩，热分解，反应动力学内蒙古化工学院ii目录中文摘要............................................................I1绪论..............................................................12敏化剂的作用及影响................................................22.1几种常见的敏化剂..............................................22.2敏化剂在乳化炸药中的作用......................................33炸药的热分解......................................................43.1炸药热分解的一般规律..........................................43.2炸药热分解的基本形式..........................................43.3炸药热分解的特点..............................................53.4炸药的热分解反应动力学........................................63.5研究炸药热分解的意义..........................................63.6炸药热分解的测定方法..........................................63.6.1量气法....................................................7４实验..............................................................84.1乳化炸药样品制备............................................84.2乳化炸药试样的制备...........................................94.3差示扫描量热实验（DSC）..........................................94.3.1实验原理.................................................10结论.............................................................。。10参考文献...........................................................1011绪论乳化炸药泛指一类用乳化技术制备的油包水（W/O）乳胶型抗水工业炸药，它是以氧化剂水溶液的微细液滴为分散相，悬浮有分散气泡或空心，膨胀珍珠岩或其它一些多孔材料的似油类材质构成连续介质，形成一种油包水型的特殊乳状液体系。乳化炸药具有优良的抗水性能、爆炸性能、安全性能。乳化炸药是20世纪60年代末发展起来的一种新型抗水工业炸药，也是一类含水硝铵类炸药。早在1969年6月3日，由H.F.布鲁斯于3447978号美国专利中首次透漏。因其具有优良的爆炸性能，抗水性能，原料来源广，工艺简单，生产与使用安全性好，生产成本低，不含TNT，环境污染小，以及爆破炮烟浓度低等一系列优点，而受到各国工艺炸药研究者的重视，并加强其理论与技术的研究,当时的乳化炸药需借助中继药包引爆,使用较为不便,之后的研究主要围绕配方的敏化展开。在我国，自20世纪70年代末开始研究乳化炸药以来，经过20余年的发展,在产品品种和质量方面有了长足的进步。生产工艺成熟,机械化、连续化、自动化水平日趋完善,其产品质量稳定,安全性能有保障，能够基本满足国内各种爆破工程的需要。乳化炸药须含有气泡以使该炸药具有较好的爆轰感度，通常引入气泡有两种：一种是物理敏化；另一种是化学敏化。故敏化剂是乳化炸药的重要组成部分。各种研究表明，目前为了使炸药的性能达到最佳，炸药中由敏化剂引入的微小气泡的体积应当尽可能地细小，分布要相当均匀，并且保持必要的稳定性，防止气泡的聚集或逸出，以便炸药在储存过程中始终有较高的感度，即在绝热压缩时这些气泡急剧升温形成灼热点。但引入敏化气泡的多少，既要考虑提高炸药爆轰敏感度的有利因素，又要看到影响炸药稳定性、安定性、热分解特性的不利因素。通常引入气泡有化学气泡、机械充气和气泡载体三种。气泡载体又有空心玻璃微球、膨胀珍珠岩和塑料微球。采用膨胀珍珠岩敏化得乳化炸药药体硬度大，成形好，易装药。但存在如下缺点：（1）珍珠岩自身体积大，易吸湿，破碎、运输、保管费用大；（2）对搅拌设备的耐破损强度要求严格，且为粉状，难以实现自动化给料，对环境有粉尘污染，对操作工身体有危害；（3）原材料成本高，比化学敏化成本高。膨胀珍珠岩颗粒是一种白色多孔性的松散颗粒状物料，堆积密度为0.07~0.20g/cm3，外观呈圆球形，表面有一层玻璃质。一般加入量为2%~5%可以较好的保证敏化效果。炸药在热能的作用下，发生分解反应。随着受热温度的提高，分解反应加剧放热效应增大。为了在成型加工和长期贮存中保持既定的性能，要求炸药有良好的热稳定性。研究炸药的热分解有助于我们了解炸药在生产、储存过程中的安定内蒙古化工学院2性。在炸药热分析中，通常利用热分析方法来研究它们的反应动力学。根据反应动力学参数和各种温度下的热行为，探讨和确定炸药在生产、加工、使用、运输和贮存中的最佳工艺和环境条件，为确保这些过程的安全可靠性提供重要的实验和理论依据。炸药的初始分解反应速率取决于炸药性质和温度，而与外界条件和有无附加物无关。一般而言，炸药的初始分解反应速率大小决定了炸药最大可能的热稳定性。例如：对NG的单分子反应，速率常数k:K=Aexp(-RTE)半分解期：2)exp(21InARTEInk研究炸药的化学稳定性问题，就是要研究热分解延滞期的规律，自行加速反应的发展的可能性与特点，以及控制自行加速反应的条件和措施。关于乳化炸药热稳定性的研究，通常采用差热分析、差示扫描量热分析仪和加热量热仪方法。2敏化剂的作用及影响影响乳化炸药质最关键因素很多，敏化技术是其中之一。敏化的目的是为了提高炸药的感度，通过在炸药基质中混入均匀、分散的微小气泡，以使其在受到外界起爆能的作用下形成灼热点，激发炸药爆炸。引入敏化气泡的多少，既要考虑提高炸药爆轰敏感度的有利因素，又要看到影响炸药稳定性、安定性、热分解特性的不利因素。2.1几种常见的敏化剂物理敏化：将夹带气体的固体微粒添加到乳化炸药中，通常使用的有玻璃空心微球和膨胀珍珠岩。物理敏化方式操作简便，质量稳定，敏化没有后效。化学发泡敏化系指在乳化炸药体系中能够发生化学反应，产生许多微小的气泡并均匀分布在炸药中的物质，常用的有H发泡剂和亚硝酸钠。2.2敏化剂在乳化炸药中的作用(1)它是乳化炸药的基本组分，它能够较好地调节乳化炸药的密度和能量，即通过添加不同数量的敏化剂和改变添加工艺，可以根据需要将乳化炸药的密度内蒙古化工学院3控制在所需的范围内。例如，小直径雷管敏感的乳化炸药的密度一般控制为1.05-1.253cmg。就爆轰感度来说，在一定的密度范围内，密度愈小，感度愈高。但从燃破使用的角度来考虑，密度的降低必然引起炸药威力的相应下降，对燃破效果不利，所以乳化炸药的密度要控制得恰到好处。(2)按照炸药起爆的灼热核理论，它可使乳化炸药的爆轰感度明显提高。因为均匀分布的微小气泡在外界起爆冲量的机械能作用下被绝热压缩，机械能逐渐转变为热能，微小气泡不断被加热升温，在3510~10秒的短暂时间内形成一系列温度勒达400～600℃的灼热点，从而激发乳化炸药爆炸。(3)敏化剂可以有效的阻碍乳化炸药热分解过程中热量的迅速积累，提高乳化炸药生产、储存、运输过程中的安全性。3炸药的热分解在热的作用下，物质（包括炸药）分子发生键断裂，形成相对分子质量小于原来物质分子的众多分解产物的现象，称为物质的热分解。A（原物质分子）B（分解产物）+C（气体产物）（D、E等相对分子量更小的物质）物质分子受热后，热运动加剧，在最薄弱的键处发生分子键断裂，表现出一下现象：（1）释放出气体；（2）质量随之少；（3）除热中性反应外，分解过程中还伴随着热量的变化；（4）如果在密闭空间，气压将增加。3.1炸药热分解的一般规律炸药的热分解，是指在炸药的发火温度以下，由于热作用，其分子发生分解的现象和过程。炸药的热分解是一种缓慢的化学变化，在分解时一般会出现释放热量、放出气体和失重等现象。就凝聚态炸药而言，按照形式动力学曲线的性质，通常把炸药的热分解分为以下三个阶段：(1)在反应的初始阶段，分解速率非常缓慢，常规仪器难以测定出来，此时仅仅有少数的活化分子产生，反应在局部发生，生成的产物也很少，属于最简单的分解反应。这个阶段称为热分解延滞期或者感应期。(2)随着反应的进行，反应速率大幅度上升，分解深度也在不断增加，反应机理变得十分复杂，这个阶段称为热分解加速期。内蒙古化工学院4(3)加速期进行到一定程度时，随着反应物浓度的减少，反应速率开始下降，直到反应物被完全分解，这个时期称为热分解减速期[5]。在一定温度下，炸药分子处在相对稳定状态，只有较少量的分子因具有活化能而分解。在室温条件下，活化分子数目相对较少，有精密仪器也难以测出其分解现象。而当温度升高时，活化分子数目增多，分解现象明显，分解速度也随之增大。3.2炸药热分解的基本形式炸药的热分解过程常以两种基本形式进行。一种是热分解的初始反应。在一定温度下，炸药热分解的初始反应速度一般决定其最大可能的热安定性。而且在一般的贮存和加工温度条件下，分解反应速度很小。另一种是热分解的第二反应，即自行加速反应。它的反应速度与外界条件有很大关系，而且所达到的反应速度比初始反应大得多。对于一般炸药，其化学安定性并不决定于炸药的初始分解速度，而是决定于其自行加速分解反应的发生和发展。自行加速反应历程比较复杂，基本类型有以下三种：(1)热积累的自行加速；(2)自催化加速；(3)自由基连锁自行加速。3.3炸药热分解的特点炸药热分解的历程是比较复杂的，首先应该考虑化学结构对热分解的影响。由于化学结构不同，所产生的热分解历程也是极不相同。同一种炸药，当其物理、化学性质变化，如晶型、相态的变化等都会影响热分解过程。试验条件不同，如温度、密度、外来添加物等也会影响热分解的规律和分解产物的组成，炸药热分解的特点可以归纳为以下