常用炸药潮解的原因及一般规律

徐永士，孔令方，熊 冉，徐 衎

（中国人民解放军63981部队， 湖北 武汉 430311）

常用炸药潮解的原因及一般规律

徐永士，孔令方，熊 冉，徐 衎

（中国人民解放军63981部队， 湖北 武汉 430311）

潮解性并不是在任何一个相对湿度下都存在的，而是存在某一特定的相对湿度数值，当小于这一值时就没有潮解性，只有相对湿度超过这一值时，才表现出显著的吸水能力。通过计算部分炸药在20 ℃时的吸湿点，以及对常见炸药不同温度时水及盐的饱和蒸汽压试验，分析吸湿点与温度的关系，探索其潮解的原因及一般规律。

炸药；吸湿点；潮解

炸药的潮解性是指炸药在一定相对湿度下，开始吸湿而使其部分或全部潮解的性质。开始吸湿而发生潮解的相对湿度越低，潮解性越强。潮解性并不是在任何一个相对湿度下都存在的，而是存在某一特定的相对湿度数值，当小于这一值时就没有潮解性，只有相对湿度超过这一值时，才表现出显著的吸水能力[1]。

潮解性物质，一般是易溶于水的结晶物质。常用单体炸药都是非潮性物质，混合炸药和火药中的部分物质，如硝酸盐（KNO3、NaNO3、NH4NO3、Sr（NO3）2等）、氯酸盐、氯化物（NH4Cl、NaCl等）及尿素等都是潮解性物质。由于潮解性要比吸湿性的危害大得多，而且部分炸药、火药含有这类潮解性物质，因此，探索常用炸药潮解的原因及一般规律很有必要。

1 炸药的吸湿点

吸湿点是指在一定温度下，某物质饱和溶液的饱和蒸汽压与同温度下水的饱和蒸汽压比值的百分数。当空气相对湿度大于吸湿点时，物质就开始吸湿。空气相对湿度小于吸湿点时，就把吸收的水分蒸发出来，叫做干燥（或减湿）[2]。由此可见，吸湿点在数值上等于物质不吸湿也不干燥的空气相对湿度。

在某一温度时，物质的吸湿点是个常数，可通过下式计算：

式中：Kt——在t℃时某物质的吸湿点,%；

P1——在t℃时某物质饱和溶液的饱和蒸汽压；

P2——在t℃时水的饱和蒸汽压。

利用上式计算的吸湿点如表1所示。

2 影响炸药潮解的因素

（1）空气相对湿度大于物质的吸湿点时，温度越高，潮解性越大，吸湿的速度和吸湿量都越大。

因为温度上升，潮解性物质的吸湿点下降（见表2），空气相对湿度就容易超过吸湿点。尤其在相对湿度不变或升高时而温度也升高的话，相对湿度就会大大超过其吸湿点，空气中的水蒸汽压也就大大超过饱和溶液的饱和蒸汽压，所以吸湿的速度将大大加快。由于在最后构成的动态平衡时，溶液的蒸汽压要上升到与空气的水蒸汽压相等，溶液的浓度就必须更小一些，因此，吸入的水分自然也要多一些。

表1 部分物质在20 ℃时的吸湿点Table 1 Hygroscopic points of part of the material at 20℃

从吸湿点的计算式（公式1）看，温度上升后，水的饱和蒸汽压升高很快，而饱和溶液的饱和蒸汽压升高较慢（见表2），所以吸湿点下降。温度升高后，物质的溶解度增大，溶液中的溶质含量增多，使水分的蒸发变得困难[3]。

表2 温度与吸湿点的关系Table 2 The relationship between the temperature and moisture absorption points

（2）含低吸湿点的杂质时，将使物质的吸湿点显著下降，使吸湿速度和吸湿量增大。

如在硝酸铵中含有尿素、硝酸钠、氯化铵等杂质时，将使硝酸铵的吸湿点下降。如表3所示。

表3 30 ℃时硝酸铵和某些盐的混合物吸湿点Table 3 The moisture absorption points of the mixture of ammonium nitrate and some salt at 30℃

（3）含低吸湿点的杂质时，将使物质的吸湿点显著下降，使吸湿速度和吸湿量增大。

除上述三个主要影响因素外，物质的颗粒大小对吸湿速度有影响，但与吸湿量无关。

3 炸药潮解的原因

我们已经知道，物质的潮解是由于空气相对湿度超过了该物质的吸湿点而引起的，要回答这个问题，我们先来研究空气相对湿度与物质吸湿点相等这一特定条件下的状况。相对湿度可表示为：

式中：rt——在t℃时空气的相对湿度,%；

P1'——在t℃时空气中的水蒸气压；

P2'——在t℃时水的饱和水蒸汽压。

当rt=Kt时，则P2'=P2，空气中的水蒸汽压P1'等于某物质的饱和溶液的饱和蒸汽压（P1）。将物质在一定温度下的饱和溶液放与密闭容器中，在空间呈现的水蒸汽压就是该物质饱和溶液的饱和蒸汽压。这个水蒸汽压在温度不变的条件下是个常数，始终保持不变。这种不变是指水蒸气压大小不变，而在水蒸汽碰到器壁凝结成水和饱和溶液中水分的蒸发这两个过程还是在不断地进行着，只是它们变化速度相等构成了动态平衡，空间的水蒸汽量不再增加，而使水蒸汽压保持不变，饱和溶液中的含水量也不变化。

如果这个饱和溶液不是处在密闭器中，而是处在大气条件下，当饱和溶液的饱和蒸汽压与空气中的水蒸汽压相等时，与其本身水分蒸发的速度将会相等，同样会构成动态平衡，饱和溶液中的含水量不会增多，也不会减少。[4]因此，在空气相对湿度与某物质的吸湿点相等这一特定条件下，物质是不吸湿也不干燥的。

很明显，当空气相对湿度大于物质的吸湿点时，意味着空气中的水蒸汽压比物质饱和溶液的饱和蒸汽压要大，那么，饱和溶液从空气中吸水的速度就将大于其本身水分蒸发的速度，饱和溶液中的含水量将会不断增多。在没有固定溶质存在的饱和溶液中，因吸入水分而使其浓度不断降低，其蒸汽压也就随着不断升高，当溶液的蒸汽压等于空气中的水蒸汽压时，才能构成新的动态平衡，溶液中的水分不再增多。

基于上述原理，我们现在进一步讨论固体的潮性物质的吸湿原因。可设想为：由于表面吸附和毛细作用等物理原因，使物质表面吸附了一层水分子。当空气中相对湿度等于该物质的吸湿点时，由于吸附的水分溶解一部分物质而形成很薄的一层饱和溶液，这层饱和溶液的中蒸汽压与空气中的水蒸汽压相等，出现动态平衡，物质的含水量就保持不变，但是数量很少，在实际上可以忽略不计，所以就说它不吸湿也不干燥。当空气相对湿度大于该物质的吸湿点时，这层饱和溶液就要从空气中吸入水分，而使含水量增大。水分增多，溶液浓度降低，势必又要溶解一部分物质，使其仍保持溶液的饱和状态。这种饱和状态是不稳定的，只要相对湿度始终大于物质的吸湿点，它就将继续吸入水分，而失去饱和状态，失去饱和状态的溶液又将溶解一部分物质，再次构成饱和状态。这种由于不断溶解和不断吸收水分而形成的饱和和非饱和状态的交替进行，使吸入的水分越来越多，被溶解的物质也越来越多，最后将使全部物质溶解成溶液。当没有固体物质继续溶解时，溶液的浓度就要下降，水蒸汽压就要升高，当升到与空气的水蒸汽压相等时，才停止吸湿。

4 结 论

潮解性物质在空气相对湿度大于它的吸湿点时，将吸湿不止直至全部变为溶液。在全部变为溶液后还要吸湿，直至溶液的蒸汽压等于空气中的水蒸汽压时才停止。

不难看出，在空气相对湿度小于潮解性物质的吸湿点时，将干燥不止，直至留下因表面吸附或毛细作用等吸收的少量水分。

归纳潮解性物质的吸湿规律为：空气相对湿度等于物质的吸湿点时，不吸湿也不干燥；空气相对湿度大于物质的吸湿点时，吸湿不止直到全部变为溶液；空气相对湿度小于物质的吸湿点时，已吸湿的水分将蒸发而干燥。

必须指出，在讨论一种具体炸药的吸湿性时，必须分清是吸湿性物质，还是潮解性物质，或是两种物质都有。然后再根据它们不同的吸湿规律分别考虑，最后把它们联系起来综合分析，得出一个总体认识。

［1］崔庆忠，焦清介，任慧．无木炭型黑火药研究[J].含能材料.2005（6）：389-392 .

［2］刘美中，史华全，马正星．炸药与火药[M].石家庄：中国人民解放军高级军械学校，1981-08：127-132．

［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，2001：61-64．

［4］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，1994：125-132．

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

Causes and General Rule of the Common Explosive Deliquescence

XV Yong-shi，KONG Ling-fang，XIONG Ran，XV Kan
（PLA 63981 Troops , Hubei Wuhan 430311, China）

Deliquescence does not exist in any relative humidity conditions, but there is a certain relative humidity, there is no deliquescence when the relative humidity is less than this value, only when the relative humidity is higher than this value, it will show significant moisture absorption ability. In this paper, by calculating some explosives hygroscopic point at 20 ℃ and testing the saturated vapor pressure of water and salt of the common explosives under different temperature, the relation between the hygroscopic point and the temperature was determined, and causes and general rules of the common explosive deliquescence were explored.

Explosives; Hygroscopic point; Deliquescence

TQ 560

： A

： 1671-0460（2015）03-0537-03

2014-10-21

徐永士（1989-），男，河南周口人，助理工程师。