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炸药抗水性

发布时间:2023-09-16 19:59:52

炸药抗水性

炸药抗水性,是指炸药承受水渗透而产生的钝化效应的能力,一种炸药的抗水性取决于该炸药的密度、暴露于水的时间和水的压力。

炸药抗水性简介

众所周知,大多数抗水炸药是依赖它们的憎水性来获得抗水性的,而水胶炸药的抗水机理与传统概念截然不同,它是依赖亲水性胶凝剂在氧化剂水溶液中溶胀水合后与交联剂交联形成体形网状的凝胶体系来获得抗水效果。所谓水胶炸药的抗水性,实质上就是防止和最大限度地减少炸药组分中占最大比例的硝酸铵、硝酸钠等可溶性组分在水中的溶解,及防止外部水分渗入炸药内部,以保证炸药的爆炸性能不致改变。

炸药抗水性水胶炸药具有抗水性的原因

水胶炸药之所以具有很强的抗水性,原因有两点:其一,水胶炸药所用的胶凝剂是线性高分子化合物,当其遇水溶胀水合后与交联剂作用形成体形网状结构。在这种结构中,炸药内的各组分处于由网络结构产生的彼此隔离的各个小“巢穴”内,被连续的水凝胶介质所包围,一方面保证各组均匀分布而不致离析分层,另一方面形成了对炮孔中水起隔离作用的保护膜,使水既不易浸入,同时盐类也不易流失。

其二,水胶炸药成品是一高密度的连续凝胶体系,具有相当大的内聚力和抗渗透能力,交联后的胶凝剂分子间又存在着较强的吸引力,因此炮孔中的水向这种凝胶体系的渗透能力较小,只能靠扩散作用向它渗透,但这种渗透的比例较小。

虽然水胶炸药具有很好的抗水性,但它毕竟是由水溶性很大的硝酸盐为主组成的混合体系,而且胶凝剂又是亲水性胶体,因此水胶炸药具有相对的抗水性。从水胶炸药的组成来看,硝酸铵、硝酸钠等可溶性盐类的含量较大,当温度降低时,硝酸铵等较易析晶,当它与水接触时,就要与水接触的表面层发生溶解作用,在溶解过程中,胶凝剂的胶液糊能较好地包裹在硝酸铵晶体的外部,起到减慢水溶作用的保护效果。同时,水胶炸药遇水后的溶解过程表现为扩散过程,即从过饱和状态——饱和状态——稀释和向水(或低浓度溶液)中扩散这样一种连续过渡的物质运动形式。每一溶解循环之后,都要留下非水溶性组成,在水与新的溶解面之间会形成障碍性过渡层,起到一定的保护作用。当水胶炸药浸入静水时,溶解速度逐渐减慢;当水流动时,非溶组分不断被带走,水胶炸药的溶解速度不随时间而变小。

实践证明,当水胶炸药投入含水炮孔后,硝酸铵等水溶性组分势必或多或少,或快或慢地一部分溶解到炮孔水中。很明显,硝酸铵等水溶性组分在水中溶失得越快越多,炸药的感度和威力就下降得越快,爆破效果就越差;相反,溶失得越慢越少,也就越有利于发挥炸药的爆炸威力,特别是把炸药切成小块投入有水炮孔中,炸药与水接触面积显著增加,其溶失速度和溶失量就会显著增加,炸药的爆轰感度和威力就会显著下降。

炸药抗水性影响水胶炸药的抗水性因素

影响水胶炸药的抗水性因素是多方面的,一般地说,大致可以分为内在因素和外在因素两个方面。内在因素是凝胶质量对水胶炸药抗水性能的影响。凝胶体系质量良好的水胶炸药,抗水性能就好;反之,抗水性能就差。因此,凡是影响水胶炸药凝胶体系质量的各项因素都对抗水性能产生影响,其中包括以下几点:

(1)胶凝剂和交联剂对凝胶体系的影响。胶凝剂对凝胶体系的影响主要取决于植物胶的品种和数量。胶凝剂的质量越好,制得的凝胶体系越稳定,同时,随着胶凝剂用量的增加,凝胶稳定性加强,有利于敏化气泡的稳定,其抗水性能也随之加强。不同性质的交联剂与植物胶凝剂交联反应时,其状态和效能也有很大差异。对于同一种交联剂,由于浓度和用量的不同,对胶凝速度又有明显的影响。一般地说,随着交联剂浓度和用量的逐渐增大,其胶凝速度加快。当用量超过某一值时,凝胶体系的稳定性逐渐变差,其抗水性能也随之变差。

(2)温度对凝胶体系的影响。温度越高,交联速度越快。在一定条件下,交联速度均匀或

略缓,制得的水胶炸药凝胶体系柔软而且稳定性较好,其抗水性能也较好。

(3)水对凝胶体系的影响。一定条件下,组分中水含量的多少直接影响着水胶炸药凝胶速度、凝胶体的塑性、拉伸力、流动性和贮存性能。通常在一定范围内,凝胶作用随着胶态溶液中水含量的增加,交联速度逐渐减慢;反之,随着水含量的减少,胶凝速度加快。

(4)pH 值的影响。水胶炸药有一个最佳pH 值范围,在这个特定pH 值范围内,成胶速度均匀,胶体质量良好。当pH 值降低时,交联速度加快,往往使胶体发脆;当pH 值升高时,交联速度减慢。水胶炸药使用过程中与水接触面积、浸水时间、环境温度、浸水深度及pH 值等,都是影响炸药抗水性的主要外界因素。实验证明,水胶炸药的浸水溶解损失率与浸水时间的长短,环境温度的高低与水有效接触面积的大小基本上成线性关系,而与水柱高度没有明显的函数关系。就pH 值而言,通常是中性水对水胶炸药的溶解损失率没有多大影响,当pH 值为2~3 时凝胶体系就会液化,溶解损失率就增大,抗水性能必然就差。

炸药抗水性提高水胶炸药的抗水性的关键

水胶炸药的抗水性能主要取决于胶凝剂的溶胀水合和凝胶体系的质量。要提高水胶炸药的抗水性,主要注意以下几点:

第一,选用优质的胶凝剂。一般地说,胶凝剂的质量越好,其溶胀水合效果越好,制得的凝胶体系越稳定,其抗水性能也越好。

第二,选用优质适宜的交联剂。在水胶炸药生产中通常加入交联剂,使胶凝剂分子中的基团彼此键合,提高胶凝剂分子间的作用力,构成体型网状结构,使其形成具有一定粘弹性的非牛顿型的水基凝胶体。随着水胶炸药组分不同,交联剂溶液的组成和用量也应适当加以调整,才能得到较好的交联效果,抗水性能也相对提高。

第三,严格控制凝胶体系内水的含量。从以上分析中可以看出,水对凝胶体系的质量有着很大的影响。一定范围内,凝胶作用随着胶态溶液中水含量的增加,交联速度逐渐减慢;反之,随着水含量的减少,胶凝速度加快。实际生产中,要严格控制凝胶体系内水的含量,使交联速度适宜,制得的水胶炸药胶体弹性及稳定性均较好,抗水性能也会提高。

严格控制凝胶体系温度及pH 值。一般地,水胶炸药凝胶体系温度和pH 值都有一范围,在这个特定范围内,成胶速度均匀,胶体质量良好。当温度升高或pH 值降低时,交联速度加快,往往使胶体发脆;当温度降低或pH 值升高时,交联速度减慢,有时甚至不能形成凝胶体。所以只有严格控制凝胶体系温度及pH 值的范围,才能使胶体质量良好,从而提高其抗水性。

炸药抗水性主要应用

主要应用于矿石、煤炭、石油和天然气开采,开山筑路、拦河筑坝、疏浚河道、地震探矿、爆炸加工、控制爆破等方面,以及卫星发射和航天事业等领域。

水胶炸药的抗水性主要取决于胶凝剂的溶胀水合和凝胶质量。选用优质的胶凝剂和适宜的交联剂,严格控制凝胶温度、pH 值及体系内水的含量,是提高水胶炸药抗水性的重要途径。

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