湿态三硝基间苯二酚铅(细结晶LTNR)的批量化制备与应用

蓝 卯 席晟华 郑 琪 张小兵 郑发泉 郑 昊

(浙江物产光华民爆器材有限公司，浙江 龙游 324400)

根据工信部2018 年要求提出推进起爆器材转型升级，化解雷管产能过剩。推进起爆器材向安全、可靠、高效产品及提高社会公共安全水平方向转型，积极支持企业拓展电子雷管应用市场，引导用户加大对电子雷管的推广应用。力争3～5 年时间，实现电子雷管替代现有普通雷管。我公司于2018 年开展数码电子雷管的研发，2019 年实现量产。公司现用起爆药为干态三硝基间苯二酚铅，该药剂生产过程步骤繁复包括：配料、化合、抽洗、酒精脱水、分盘、烘干、倒药、称量等步骤，且药剂在烘干后感度明显提升，不利于安全生产。为减少起爆药生产工序，提高起爆药剂稳定性及安全性2020 年致力于湿态中性三硝基间苯二酚铅的研究。

1 湿态三硝基间苯二酚铅的制备

1.1 三硝基间苯二酚铅的反应原理为：由三硝基间苯二酚与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成钠盐，钠盐在弱碱性条件下与硝酸铅反应生成中性三硝基间苯二酚铅。化学反应式：

C6H(NO2)3(OH)2+ Na2CO3= C6H(NO2)3(O Na)2+H2O+CO2

C6H(NO2)3(O Na)2+ Pb(NO3)2= C6H(NO2)3(O Pb)2

1.2 通过实验发现反应条件(温度、PH 值)不同产生的结晶差异性较大，必须控制温度在60～70℃、介质的PH 值在8～9 之间才能生成出满足公司生产要求的三硝基间苯二酚铅。

1.3 将配制好的三硝基间苯二酚钠及硝酸铅溶液同时缓慢加入到化合器中，持续搅拌，待溶液加完，冷却至40℃以下出料。

1.4 将母液抽至真空泵内抽洗5 次以上，控制最后一次抽滤时间，使产品的含水量控制在20%～25%之间。

1.5 抽洗完成后分盘入库。

1.6 观察产品的晶型为20μm～60μm 六棱柱。

2 湿态三硝基间苯二酚铅的应用

湿态三硝基间苯二酚铅相比干态三硝基间苯二酚铅，在使用过程中有更好的安全性，药头烘干后有相同的起爆能力。为了验证湿态三硝基间苯二酚铅的安全适用性做了如下试验：

2.1 湿态中性三硝基间苯二酚铅爆炸性能试验

2.1.1 试验条件：取202007 试-1 湿态细结晶LTNR 药剂，送理化室，60℃烘箱分别烘一、二、三小时后，使用纸杯装药2-3g 备用。准备电点火头3 发，分别插入试样，点燃引爆试样，观察试样爆炸情况。

药剂烘干后水分情况，见表1。

表1

2.1.2 试验情况

①202007 试-1 湿态细结晶LTNR 水份测算：44.36%未引爆

②烘干一小时后，水份测算：40.23% 结果：未引爆

③烘干二小时后，水份测算：35.27% 结果：未引爆

④烘干三小时后，水份测算：30.12% 结果：未引爆

2.1.3 补充试验情况

2020 年8 月14 日，当日生产的药剂，分别抽滤1-5min，分析水份，并取2-3g，做点火药头引爆试验结果如下：

①202008-33 抽滤2 分钟，水份测算：23.99% 结果：引爆

②202008-34 抽滤5 分钟，水份测算：23.22% 结果：引爆

③202008-35 抽滤2 分钟，水份测算：烘15.72% 结果：引爆

试验结果：根据两组的试验数据

水份在30.12%以上湿态细结晶LTNR 无法被点火药头击发爆燃。

水份在23.99%以下湿态细结晶LTNR 可以被点火药头击发爆燃。

2.2 湿态三硝基间苯二酚铅对比其他起爆药剂感度试验

由中北大学刘登程教授提供相关检测数据，如表2。

表2

2.3 湿态中性三硝基间苯二酚铅长时间存放后水份变化试验

试验方法：

①制备湿态三硝基间苯二酚铅，分盘间进行湿态分盘(每桶150g 左右)。

②用薄膜包住药桶，存放一个月后观察药态。

③随机取4 桶药剂测量水分含量，仓库存放一个月后再检测其水分含量。

其结果如表3。

表3

2.4 湿态三硝基间苯二酚铅与聚乙烯醇胶液配制能点火药烘干后点火性能试验

试验方法：

①配制8%的聚乙烯醇胶液。

②配制20%虫胶漆。

③三硝基间苯二酚铅与聚乙烯醇按质量比50:1 配制点火药。

④利用针筒将点火药注入药杯，沉降2 小时。

⑤药杯表面浸没虫胶漆后在40℃烘箱内烘干4 小时。

⑥用升降法测试其发火性能。

其发火性能如表4。

表4

2.5 实验结果分析

2.5.1 制备湿态三硝基间苯二酚铅需要的工艺步骤为：配药、化合、抽滤、分盘，相对干态三硝基间苯二酚铅减少了后续危险工序提高了生产中的本质安全。

2.5.2 湿态三硝基间苯二酚的点火感度、摩擦感度、静电感度随着水份含量的减少而增加，在生产及配制点火药的过程中湿态三硝基间苯二酚铅具有更好的安全性及可操作性。

2.5.3 湿态三硝基间苯二酚在库房中存放一个后水份未发生明显变化，水分几乎不挥发在生产周期内满足水分变化要求。

2.5.4 在药剂烘干后其发火性能未发生改变满足数码电子雷管点火要求，且外观、性能符合工艺要求。

3 结论

湿态三硝基间苯二酚铅在生产过程中易制得可实现批量化生产，保存方式简便，使用过程中具有更好的安全性、可操作性，且性能不受影响，满足电子数码雷管起爆生产需要。