两种铅丹硅系药头敏化剂的实验探究

朱 胤

（安徽理工大学， 安徽 淮南232001）

1 引言

电引火元件一般由脚线、封口塞、桥丝、引火药等组成，引火药一般涂在金属桥丝周围，是由氧化剂、可燃物及敏化剂混合组成。引火药的作用是把需要点燃的起爆药或延期药加热到发火点，输出火焰冲能，从而进一步引爆雷管。所以引火药的优劣性会直接影响电雷管产品的发火可靠性和一致性。因此，对于药头药剂的要求比较高，需要发火点低、点火能力强、化学安定性好、热感度适当、导热及热容性小、机械感度较低［1］。国内厂家也在注意改进生产技术，过去由于我国采用弹性电引火药头，引火药头的制造一般采用人工涂抹蘸药，现在随着弹性药头逐步被刚性药头取代，改采用药盘蘸药，一次性可以达到2 000到3 000发的完成量，不但提高了生产效率，更能保证药头的一致性好，确保了雷管的发火可靠性。

不同系列的引火药剂制成的引火药头的电热感度、防潮性能和燃烧性能是不同的。过去我国使用的引火药剂以KClO3－C系为主，但是由于KClO3的机械感度较高，碳容易吸潮，对生产的桥丝和脚线腐蚀性比较大。所以，我国各厂针对引火药头的配方加以改进，引进铅丹－硅系引火药，由于其药头性能优良，发火同步性好，秒量精度高，安全可靠，与脚线、桥丝的相容性较好，很大程度上解决了药头的安全性和长期贮存性。

引火药头的燃烧是氧化还原反应，为了保证药头能够充分、快速燃烧，因此加入敏化剂。过去经常使用的敏化剂是DDNP，在混制药剂的过程中容易产生大量气泡，须不断加水防止因气泡的存在使药剂变干，但加水过多后易导致干燥后的药头气孔多、易与桥丝脱落［2］。同时，生产DDNP的过程会产生大量废水，成分复杂，难以处理。而苦味酸钾火焰感度很高，其他感度均很低，燃烧稳定，耐热性能好，能与相关材料相容，美国除了把苦味酸钾作点火药和延期药，还把它与许多炸药（如太安、奥克托今、HNS、PYX）混合在各种雷管和延期元件中［3］。本文通过对比DDNP－铅丹－硅系电引火药头和苦味酸钾－铅丹－硅系电引火药头，探究作为敏化剂，苦味酸钾和DDNP的性能。

2 实验及分析

2.1 实验配方确定

据［4］资料介绍，在硅含量为20%以上时，铅丹与硅反应热量曲线变为水平，说明燃速达到最大，故铅丹－硅的基比为5∶1。铅丹－硅系混合物热感度低，需要加入敏化剂来提高。但是，敏化剂加多了，在提高热感度的同时却容易因为摩擦、意外撞击起火；敏化剂加少了，又会导致引火药头电发火参数不合格，所以根据零氧平衡综合起来，经过多次反复试验，确定了DDNP∶铅丹∶硅＝1.5∶5∶1和苦味酸钾∶铅丹∶硅＝6∶5∶1的配比，经过称量、混合，加入10%的粘结剂聚氯乙烯进行搅拌，最后得到引火药。

2.2 性能测试与实验

2.2.1 机械感度

分别取DDNP－铅丹－硅和苦味酸钾－铅丹－硅两种引火药各0.02g，用立式落锤仪和摩擦摆分别进行撞击感度和摩擦感度的实验，结果见表1。

表1 两种引火药机械感度

表1的数据说明，苦味酸钾的撞击和摩擦感度远远低于DDNP，相当于猛炸药，在使用配药、加工制造、存储运输过程中更加安全可靠。

2.2.2 发火性能

用DDNP－铅丹－硅和苦味酸钾－铅丹－硅引火药进行抹药、涂漆，干燥，分别制得刚性引火药头，各取30发，使用电雷管参数测试仪进行电发火参数测试的实验，分别测得单发发火电流，安全电流，发火冲能和串联准爆电流，测试结果见表2。

表2 两种药头电发火参数

表2的数据说明，DDNP－铅丹－硅引火药头和苦味酸钾－铅丹－硅引火药头的发火电流以及串联准爆电流都相差不大，说明加入苦味酸钾的引火药发火依然可靠，在电流作用下能稳定输出火焰冲能，符合标准。同时，其发火冲量比加入DDNP的引火药小，说明发火更容易，热感度很高；安全电流比加入DDNP的引火药大，说明更加安全可靠，可以抗静电和杂散电流的影响［5］。

2.2.3 发火同步性

按照GB8031要求，测试两种药头装配的5段毫秒电雷管各30发，测得两种药头的延期时间，测试结果见表3。

表3的数据说明，苦味酸钾－铅丹－硅引火药比DDNP－铅丹－硅引火药的极差和标准差小，说明苦味酸钾的发火同步性和发火精度比DDNP还要好，原因［2］是用于引火药的DDNP是由克拉克法制造，带有弱酸性，而铅丹以及其中的主要杂质碳酸盐，硅块在铁质球磨机中粉碎混入的铁屑等都不溶于酸，其中的氢离子会与碳酸根离子和铁屑发生反应，生成二氧化碳和氢气，产生大量气泡，当大量气泡不能及时从表面逸出时，就会出现“发酵”现象，在密闭条件下，气体导致空间压力升高，进而影响压力波动，导致实验结果偏差偏大。

表3 两种药头延期时间

2.2.4 贮存性实验

为了检验药头在潮湿情况下的贮存水平，分别将苦味酸钾－铅丹－硅药头和DDNP－铅丹－硅药头各30发干燥48h后，置于常温下、湿度为80%的室内下一年，然后取出进行对比，结果见表4。

表4 两种药头贮存性能

其中DDNP－铅丹－硅引火药头有6发药头发软，切开后桥丝和脚线上有明显褐色外层和斑点，说明这6发药头已经锈蚀，而且严重影响到了发火性能。这是由于针状小结晶DDNP是在酸性条件下制成的，在湿态条件下包覆在桥丝和脚线的表面，干燥后依然会缓慢腐蚀桥丝和脚线［6］。而苦味酸钾吸湿量少，吸湿后又达到平衡，不会再增加吸湿量。所以和桥丝及脚线的相容性好，能抵抗潮湿环境下的影响，贮存时间更加持久。

2.3 分析

对比苦味酸钾和DDNP得出苦味酸钾的优势：

2.3.1 发火安全可靠，点火能力强

苦味酸钾引火药在电流作用下能稳定输出火焰冲能，其各项电参数指标均符合国际GB8031《工业雷管》的规定。发火冲能比DDNP小，热感度很高，相当于斯蒂芬酸铅，同时安全电流比DDNP大，更利于抗静电，对比DDNP更加安全、稳定、可靠。

2.3.2 药剂性能稳定，药剂成分之间相容性好

苦味酸钾在弱碱性介质中制得，洗涤后的酸碱值在7.0左右，不像在酸性介质中制得的DDNP会与铅丹、硅铁及其所含的杂质碳酸盐发生反应，产生大量气泡。所以，混药过程中不会出现“发酵”现象，发火精度高，一致性、同步性好，同时制得的药头外观成型好，无气孔、砂眼、歪头等不良表观，降低了早爆、迟爆、瞎火，运输过程中药头脱落、破损等情况的发生。

2.3.3 摩擦、撞击感度低，安全可靠

由于用于引火药的DDNP一般都是克拉克法制得，产品呈针状小结晶，比作为起爆药的DDNP感度还高，而苦味酸钾的机械感度较低，等同于猛炸药［6］，所以组成的引火药剂比DDNP－铅丹－硅系更加安全，能够有效防止因为摩擦、意外撞击等造成的发火。

2.3.4 制药过程中产生的废水容易处理

制造1kgDDNP产生的废水250～350 kg，成分复杂，含有爆炸性物质和毒性物质，染色深，若要治理，难度很大，成本很高；而制作苦味酸钾的抽滤和洗涤废水可以循环利用，作为母液还可以继续用来制药，其中不含有毒物质，用活性炭吸附后排放符合环保标准［4］。

通过对比实验，苦味酸钾的摩擦、撞击感度比DDNP低，发火可靠性好，能稳定输出火焰冲能，做出的药头成型性好，发火一致性和同步性好，燃烧精度高，用苦味酸钾生产的引火药与桥丝、脚线的相容性好，同时吸湿性小，容易干燥，干燥后的药头机械强度高，产品性能稳定，能够满足长期贮存的需要，产品性能符合《工业雷管》的要求，废品率低。同时，生产苦味酸钾的废水可以循环利用，也满足了环境保护的需要，可以大力推广。

［1］谢兴华.起爆器材［M］.合肥：中国科学技术大学出版社，2009.

［2］廖凯峰.DDNP对铅丹硅系电引火药头的敏化作用［J］.煤矿爆破，2008，（1）：18－19.

［3］盛涤伦，马风娥.苦味酸钾的合成、性能及其应用［J］.含能材料，2004，12（2）：93－96.

［4］周光辉.苦味酸钾／铅丹硅系电引火药头的研究［J］.煤矿爆破，2012，（4）：13－16.

［5］谢斌.铅丹－硅系电引火药头的研究［J］.爆破器材，2009，38（4）：21－24.

［6］韦爱勇，王成端，肖正学，白红杰.用苦味酸钾制造电引火元件［J］.爆破，2006，23（3）：89－92.