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延期药的配方类型优化:探讨延期药配方的类型及特点

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:延期药可分为下述两种类型:生成气体的延期药配方。不生成气体的延期药配方。1929年前后引入了不生成气体的延期药,以替代老的引信配方,该配方在高原的低压条件下性能不稳定。因此,这类延期药常用于没有或极少排气孔的弹药中。延期药是燃料和氧化剂的细微粒子的混合物,由于各组分的密度不同,容易出现分层问题。因此,对延期药的静态评估,需要综合考虑上述性能参数。因此,研发延期药时,要充分考虑各种因素。

延期药的配方类型优化:探讨延期药配方的类型及特点

延期药可分为下述两种类型:

(1)生成气体的延期药配方。这类配方通常用于带有排气孔的系统,产生的气体通过排气孔排出。这类配方的燃料可进行如下分类:

①天然物质类,如淀粉、糖、木炭、树脂和胶等;

②有机酸钾盐类,如水杨酸钾、磺酸钾、硝基苯酚钾、甲基苯酚钾及其衍生物等;

③含氯材料类,如聚氯乙烯(PVC)、氯化橡胶(氯丁橡胶)等;

④硝基有机聚合物衍生物类,如四硝基咔唑(TNC)、四硝基乙酰替苯胺(TNO)等。

硝酸钡氧化剂的延期药的燃速低,要根据高燃速或低燃速的要求来选用燃料。燃烧反应极其复杂。生成气体的延期药越均匀密实,由于火焰蔓延和热空气进入,未燃烧部分所需要的孔隙少,燃烧越慢。

(2)不生成气体的延期药配方。1929年前后引入了不生成气体的延期药,以替代老的引信配方(以黑火药为基材的),该配方在高原的低压条件下性能不稳定。

许多不生成气体的延期药的最基本反应是铝热反应,即金属粒子与金属氧化物以氧化-还原反应的方式互相作用,生成大量的热,而不生成/或生成少量的气体。因此,这类延期药常用于没有或极少排气孔的弹药中。不生成气体的延期药越均匀密实,燃料和氧化剂的接触点越多,其燃烧越快。原因是在此情况下,燃烧是固相扩散反应。

延期药燃料通常是钛、锆、锰、钨、钼和锑等金属的细微粒子(2.0~10.0μm)。有时硼、硅等非金属粒子用作燃速快的延期药燃料。此外,硅铁、锆-镍、铝-钯等二元合金粒子及硫化锑、硅化钙等金属化合物粒子也用作延期药燃料。

延期药氧化剂包括重金属的氧化物如红铅(Pb3O4)、二氧化铅(PbO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、三氧化二铋(Bi2O3)、铬酸铅和铬酸钡等,重金属的过氧化物如过氧化钡及钾和钡的各种含氧酸盐。(www.xing528.com)

延期药是燃料和氧化剂的细微粒子的混合物,由于各组分的密度不同,容易出现分层问题。同时,它不能自由流动,并且容易黏在操作工具上、容器上和进料口处;此外,当某种组分具有吸湿性时,它还容易吸收空气中的水分。使用合适的黏结剂将这种简单的机械混合物造粒可以克服上述缺点。

IBR是延期药配方的最重要的性能参数,其他重要的性能参数有撞击感度、摩擦感度、电火花感度、引燃温度、热值和生成气体量。因此,对延期药的静态评估,需要综合考虑上述性能参数。

某些组分(如硫黄)即使用量很少(1%~2%),也能改变燃速。一般而言,延期药系统要能承受比环境温度高的温度,但燃速还要较低。因此,研发延期药时,要充分考虑各种因素。为了制得彩色的延期药,需要利用钡、铅等物质,但这些物质致癌,因此,全世界的烟火药从业人员都在寻找能替代钡、铅等的无毒物质。下面列出了某些重要的不生成气体的延期药配方:

(1)硅和氧化铅。硅和氧化铅/二氧化铅/红铅的粒子混合物燃烧剧烈,生成金属铅和熔融的硅化铅,反应式为:

硅与其他氧化物的反应基本上与上述反应式相似。燃速从1 s到10 s不等,这取决于燃料和氧化剂的配比。

(2)无定形硼和氧化铋。无定形硼与氧化铋反应剧烈,生成熔融的金属铋和挥发性的三氧化二硼,反应式为:

硼的含量从8%降到3%,燃速从0.68 cm/s降到0.24 cm/s。

比较著名的燃速低的延期药配方为:20%三硫化二锑(Sb2S3)、8%高氯酸钾(KClO4)、72%铬酸钡(BaCrO4),以NC为黏结剂。其燃速为0.43 cm/s。如果用铬酸铋代替铬酸钡,燃速则下降到0.23 cm/s。这些配方的感度数据值表明可以对其进行安全加工。

人们设计和评估了由多种氧化剂如高锰酸钡、锰酸钡、高锰酸铷、二氧化锰、氧化铋和三氧化钼等与多种金属燃料如Ti、W、Ta、Nb、Mn、B和Al等组成的延期药配方,所得的结论是,锰酸钡/钨体系和二氧化锰/钨/高氯酸钾体系性能比较令人满意。但上述两体系在实际使用之前,还需要进一步研究其长期贮存性和低生成气体量的标准。

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