影响火炸药吸湿性因素的研究

徐永士, 魏 晗, 张 彬, 黄世银, 徐 衎

影响火炸药吸湿性因素的研究

徐永士, 魏 晗, 张 彬, 黄世银, 徐 衎

（中国人民解放军63981部队， 湖北 武汉 430311）

火炸药在国防军事和工业生产中有着较为广泛的使用范围，研究火炸药的吸湿性对于火炸药的生产、储存有着极大的军事经济价值。分析火炸药的物理化学性质，进而探索其吸湿的原因，分析影响火炸药吸湿性的各种因素，并以此改善火炸药的生产、存储环境。

火炸药；吸湿性

火炸药在国防军事和工业生产中有着较为广泛的使用范围，研究火炸药的吸湿性对于火炸药的生产、储存有着极大的军事经济价值。分析火炸药的物理化学性质，进而探索其吸湿的原因，分析影响火炸药吸湿性的各种因素，并以此改善火炸药的生产、存储环境。

通过分析梯恩梯、特屈儿、硝化甘油、硝化二乙二醇、二乙醇-N-硝胺二硝酸酯、硝基胍等多种火炸药分子结构和物理化学性质，在不同温度、湿度条件下对火炸药的吸湿程度进行实验并进行数据的对比，研究影响火炸药吸湿性的各种因素。

1 火炸药的吸湿性

火炸药的吸湿性，是指在一定条件下炸药从周围空气中吸收水分的能力，用吸入水分的百分率表示。

具有吸湿性而本身不溶于水的物质，叫吸湿性物质，或叫非潮解性物质。这类物质在火炸药中常用的有木粉、木炭、硝化棉、梯恩梯、硝化甘油等。这类物质吸湿的特点是：无论在什么外界条件（气温、空气相对湿度）下都具有一定的吸湿能力，而且在任何一个固定条件下都有一个最大吸湿量，当达到最大吸湿量后，不论时间怎么延长，含水量都不会增加[1]。因为，在物质吸湿的同时，还伴随着水分的蒸发，当吸湿与蒸发的速度相等时，就构成了动态平衡，这时含水量达到最大，既不会增加也不会减小，这个最大含水量又叫平衡含水率。

吸湿性一般是通过实验测定的，即将被测物质放在一定温度和相对湿度的密闭容器中，测定出它的最大吸水量（即平衡含水率），就是该物质的吸湿性。

2 火炸药吸湿的原因

一般而言，火炸药吸湿的原因有：表面吸附、表面水汽凝结、毛细作用和化学吸附。

表面积越大的火炸药，吸附水分的能力就越强；表面越粗糙，吸湿性也越强[2]。理论上，任何物质的表面都具有吸附水分子的能力，实际上，只有那些表面吸附能力较强的物质，才表现出明显的吸湿性。

具有一定相对湿度的空气，当气温下降到它的露点温度时，将会凝成水珠，这些水珠就可能附着于火炸药的表面而形成吸水。尤其是对一些多孔结构的火炸药而言，进入空隙内的空气不容易排除，在外面湿度降低时，里面的湿度让然较高，特别是气温下降时，更容易在空隙中产生凝结现象而加重吸湿性。

当火炸药表面吸附水分之后，就会通过空隙产生毛细作用，使表面吸附的水分沿着空隙向里渗透，使吸湿加重[3]。不过，这种作用只在多孔性的火炸药上才有实际意义。

多数火炸药的吸湿，都是由这三种原因不同程度作用的结果。但在有些物质（如硝化棉、木粉、木炭等）的吸湿中，还有化学吸附作用。这是因为这些物质的分子里含有亲水性的羟基（-OH），它能与空气中的水分子形成氢键结合而吸湿[4]。

火炸药的吸湿，往往不是单一原因造成的，而是几种原因同时作用的结果。火炸药的吸湿一般都是比较复杂的，哪个原因是主要的，则要看这个物质具体的性质和结构特点。

3 影响火炸药吸湿性的因素

从吸湿的原因中可以看出，影响吸湿的因素如下：

3.1 火炸药不同，吸湿性也不同

如表1所示。

表1 几种常用火炸药在相对湿度65%时的吸湿性Table 1 The hygroscopicity of some explosive in the condition of relative humidity of 65%

3.2 火炸药的颗粒越小，空隙越多，吸湿性越大

因为颗粒越小，比面积越大；空隙越多，毛细管越多，所以吸湿性越大。如表2所示。

表2 不同尺寸黑火药的吸湿性Table 2 The hygroscopicity of black power in different sizes

3.3 在空气的绝对湿度一定时，气温越高，吸湿性越小

吸附和毛细作用都是放热的，温度升高使水分子的平均动能增大，减小吸附和毛细作用，吸湿性减小[5]。

当相对湿度一定时，气温升高，空气中的绝对湿度增大了。这时，存在着两个趋势：空气中水分增加可能加重吸湿，但气温升高又会减小吸湿，结果取决于哪种趋势是主要的。例如，纤维素在相对湿度85%以下，温度升高，吸湿性减小。当相对湿度在85%以上时，温度由60 ℃升至110 ℃这个范围内，吸湿性反而不断增大。这种现象的出现，是由于从分子相互联接的键中游离出了新的羟基（-OH）的缘故。由此可见，哪种趋势在什么情况下为主，是由火炸药的本性决定的。

3.4 在温度一定时，空气相对湿度升高，吸湿性也随着增大

因为相对湿度升高，意味着空气中的水蒸汽压增大。那么，不仅在单位时间内吸收的水分增多，而且当吸湿与蒸发达到动态平衡时的平衡含水率也增多[6]。如表3所示。

表3 黑火药在不同相对湿度下的吸湿性Table 3 The hygroscopicity of black power in the condition of different humidity

4 结 论

通过以上实验我们可以看到：火炸药不同，吸湿性不同；火炸药的颗粒越小，空隙越多，吸湿性越大；在空气的绝对湿度一定时，气温越高，吸湿性越小；在温度一定时，空气相对湿度升高，吸湿性也随着增大。

温度对吸湿性的影响，比相对湿度的影响要小；颗粒大的火炸药比颗粒小的吸湿性要小。从影响吸湿性的各因素比较，影响最大的是火炸药的性质和空气的相对湿度。

［1］ 任特生．硝胺硝酸酯炸药化学与工艺学[M].北京：兵器工业出版社，1994：182-185．

［2］刘玉存，王建华，安崇伟．RDX粒度对机械感度的影响[J].火炸药学报，2004，27（2）：7-9．

［3］吕春绪，刘祖亮，陆明．膨化硝铵炸药[M].北京：兵器工业出版社，2001：78-82．

［4］ Cranney D H,Maxfield B T.Emulsion that is compatible with reactive sulfide/pyrite ores:US,5159153A[P].1992-10-27.

［5］Dick J J.Shock-wave behavior in explosive monocrystals [J]. Journal de Physique IV，1995，5：103-106.

［6］ Meyers M A.A mechanism for dislocation generation in shock-wave deformation [J].Scripta Metallurgica,1978,12（1）:21-26.

Research on the Hygroscopicity of Explosive

XV Yong-shi , WEI Han , ZHANG Bin , HUANG Shi-yin , XV Kan
（PLA 63981 troops , Hubei Wuhan 430311 , China）

Explosive has a wide range of application in military and industries; there is some great military and economic value in research on the hygroscopicity of explosive for explosive production and storing. In this paper, explosive’s chemical and physical properties were analyzed, then reasons of the hygroscopicity were explored, and various factors influencing the hygroscopicity of explosive were analyzed.

Explosive; Hygroscopicity

TQ 560

： A

： 1671-0460（2015）04-0733-02

2014-09-26

徐永士（1989-），男，河南周口人，助理工程师。