防潮黑火药技术详解

第二次世界大战后不久,美国就发现黑火药制品在储存期间严重吸湿并导致功能失效。当时的解决办法是在黑火药表面包覆石墨,虽起到一定防潮作用,但降低了药剂的火焰感度。20世纪70年代的一项研究指出:混药时加入1%～2%的石蜡、微晶蜡和EVA的混合物(50∶49∶1),生产出的黑火药具有较理想的防潮效果,但未提及材料对黑火药感度和燃烧性能的影响。近年来,国外学者提出两个较先进的解决措施:一是有机材料包覆法,延缓黑火药颗粒表面吸湿速度；二是结构压缩法,改善黑火药内部疏松结构,减少容纳水分的空隙。两种方法各有优缺点,前者可大幅度降低黑火药的吸湿率,但改变了黑火药表面组成和状态,且有机包覆材料的选择须十分慎重,否则会引起火焰感度大幅下降；后一种方法忽略了硝酸钾与木炭微观结构的影响,导致燃烧性能发生很大变化。

Rees等人运用异相凝聚法,在微米量级的硝酸钾晶体上包覆硝化棉,形成低熔点的憎水层,通过调整乳液浓度、搅拌速度、加料速度、反应温度等控制粒子的大小和包覆层厚度,达到完全包覆的目的。

ATK公司的R.J.Blau等人研究的防潮黑火药主要由三部分构成,即燃料、氧化剂和乙基纤维素。燃料:酚酞粉,质量百分比为10%～60%,平均粒径不超过30μm；氧化剂:硝酸钾和高氯酸钾,质量百分比为40%～90%,平均粒径不超过30μm,硝酸钾是主要氧化剂,高氯酸钾是辅助氧化剂；其中高氯酸钾的含量为5%～20%,作用是调节药剂反应的猛度；乙基纤维素(或聚乙酸乙烯酯):黏结剂,含量约为3%。采用上述配方制得的防潮黑火药与传统黑火药的燃烧性能对比参见表1-6。

表1-6　防潮黑火药与传统黑火药弹道性能对比

Hussain等人开发了一种含硝酸钠的防潮黑火药,因硝酸钠燃烧后比容大于硝酸钾,所以用其代替硝酸钾作为黑火药的氧化剂,并成功解决了硝酸钠的吸湿性问题,应用于烟花产品的点火和发射。(www.xing528.com)

总结国外文献报道的试验数据可知,新型抗吸湿黑火药除具有与传统黑火药相近的弹道性能和燃烧化学性质外,还具有以下特点:

(1)较强的抗吸湿能力。在90%湿度条件下产品吸湿性比传统黑火药吸湿性降低60%,既能保持其弹道性能,又减轻了对相邻金属部件的腐蚀,同时最大限度地降低了包装和储存费用。

(2)不含木炭组分,消除了木炭对弹道性能的不利影响,同时也消除了相对湿度较低时的最大吸湿源。

(3)不含硫黄组分,消除了污染源。

目前抗吸湿黑火药仍处于试验研究阶段,尚有许多不尽人意之处,但黑火药防潮技术一旦实现突破并获得大规模推广应用,将具有巨大的市场潜力和深远意义。