【精】第十讲-炸药及其爆炸作用-1

军事化学导论3炸药及其爆炸作用3.1炸药的合成、发展及军用价值3.1.1概述•最早的炸药——黑色火药，是由中国唐代（618－907）的炼丹师发明的，最早的文字记载见诸于名医兼炼丹家孙思邈（581－682）所著《丹经内伏硫磺法》。火药在唐代末期用于军事活动，立即显示出巨大的威力，后由蒙古人和阿拉伯人传入欧洲。•黑火药由硝石、硫磺、木炭三者组成。黑火药的主要成分是：硝酸钾、硫、木炭：2KNO3+S+3C=K2S+N2+3CO2据测，大约4克黑火药着火燃烧时，可产生280升气体，体积可膨胀近万倍。由于爆炸时有K2S固体产生，往往有很多浓烟冒出，黑火药之名便由此而来3.1.1概述3.1.1概述（1）火药、炸药与烟火剂的功能黑火药发展成为做功形式不同和组分不同的药剂，即火药、炸药和烟火剂。火药主要用于枪炮弹丸的发射，炸药主要用于爆炸做功，烟火剂主要用于产生光、烟等效应。3.1.1概述（2）含能材料的内涵火药、炸药和烟火剂都是处于亚稳定状态的一类物质，其主要的化学反应是燃烧和爆炸。重要特征：①它们是分子中有含能基团的化合物，或含有该化合物的混合物，或含有氧化剂、可燃物的混合物。这些含能基团可能是≡C－NO2、＝N－NO2、－O－NO2、－ClO4、－NF2、－N3、－N＝N－等。②它们的化学反应可以在隔绝大气的条件下进行。③他们的化学反应能在瞬间输出巨大的功率。3.1.1概述（3）炸药•炸药是在一定的外界作用下（如受热、撞击）能发生爆炸，同时释放热量并形成高热气体的化合物或混合物。礼花源于焰火，焰火源于火药3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世合成炸药首次面世1846年，意大利化学家索布雷罗(AscamioSobrero,1812-1888)将无水甘油慢慢地加到浓硝酸和浓硫酸混合物中，得到了硝化甘油，这是世界上合成炸药首次面世。硝化甘油硝化甘油是一种非常不稳定的化合物，稍为震动都会发生猛烈的爆炸，诺贝尔将硝化甘油与硅藻土混合，获得稳定、安全、威力强大的新式炸药。3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世合成炸药首次面世1867年，瑞典化学家诺贝尔(AlfredNobel,1833-1896)发现硅藻土可以吸收硝化甘油，被吸收的硝化甘油仍保持有爆炸性能，但敏感性大大降低，使用时用一个装有雷酸汞的雷管即可起爆，而在一般情况下可以比较安全的储存、运输和使用。3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世棉花发怒了俄罗斯舜卞发现臭氧(O3)舜卞把浓硝酸、浓硫酸的混合液倾注到碘、磷、硫、糖、纸张以及棉花等各种物质上面，结果是：糖变成了炭；普通纸张变成了羊皮纸；至于棉花呢……棉花变成火药了！一种全新的、无烟的爆炸物。3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世超级轰炸1884年，法国化学家、工程师P·维埃利发明无烟火药。无烟火药燃烧后没有残渣，不发或只发少量烟雾，却可使发射的弹丸射程、弹道平直性和射击精度均有较大提高。无烟火药促进了连发火器的诞生。3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世羽毛能引起爆炸雷酸汞Hg(ONC)2.H2O213.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世在炸药发明家中，最著名的当属被誉为“现代炸药之父”的瑞典科学家、发明家和企业家诺贝尔（AlfredBernhardNobel，1833－1896）。他在1862～1887年先后发明了达纳炸药、胶质达纳炸药以及特种达纳炸药。3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世苦味酸1771年，英国人沃尔夫（PeterWoulfe）首次合成了苦味酸，它是一种猛炸药，又称黄色炸药。3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世TNT被称为“炸药之王”的TNT是由威尔勃兰德（JosephWilbrand）在1863年发明的。2,4,6-三硝基甲苯(TNT)TNT（2,4,6-Trinitrotoluene）的分子结构示意图3.1.219世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义（1）合成炸药首次面世RDX被称为“旋风炸药”的黑索金是德国人亨宁（GeorgFriedrichHenning）于1899年发明的。1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX)（环三次甲基三硝铵），分子式为C3H6N6O6NNNNO2NO2NO23.1.320世纪初和中期各国使用的硝铵炸药硝铵炸药是机械混合炸药的一种，一般是由氧化剂和可燃物组成，并按一定氧平衡混合而成。爆炸物为硝铵炸药膨化硝铵炸药3.1.320世纪初和中期各国使用的硝铵炸药（1）第二次世界大战中，德、日采用的部分硝铵炸药德军采用的部分硝铵炸药阿莫纳尔：硝酸铵70%，TNT20%，铝粉10%，用做燃烧弹、航弹和迫击炮弹装药；阿莫切克期：硝酸铵50%，TNT40%，黑索金10%，用做航弹、鱼雷装药。3.1.320世纪初和中期各国使用的硝铵炸药（1）第二次世界大战中，德、日采用的部分硝铵炸药日军采用的部分硝铵炸药硝那药：硝酸铵90%，二硝基苯10%，用于爆破炮弹装药；安王药：硝酸铵51%，硝酸胍34%，黑索金15%，用于炮弹装药；硝斗药：硝酸铵70%，TNT30%，用于炮弹、航弹装药。3.1.320世纪初和中期各国使用的硝铵炸药（2）第二次世界大战中，美、苏采用的部分硝铵炸药美军采用的部分硝铵炸药DBX：硝酸铵21%，TNT40%，黑索金21%，铝粉18%，用于深水炸弹、鱼雷装药；Nitrostorch；硝化淀粉40%，硝酸铵37.7%，硝酸钡20%，又累0.8%，安定剂1.5%，用于爆破手榴弹装药。3.1.320世纪初和中期各国使用的硝铵炸药（2）第二次世界大战中，美、苏采用的部分硝铵炸药苏军采用的部分硝铵炸药基纳蒙(90/10)：硝酸铵90%，豆饼粉（或树皮粉）10%，用于120、82迫击炮；基纳蒙(88/12)：硝酸铵88%，棉秆（或洋麻基）粉12%，用于120迫击炮杀伤弹装药。3.1.320世纪初和中期各国使用的硝铵炸药（3）抗日战争时期我军采用的部分硝铵炸药配方1：硝酸铵88%，木粉（谷糠粉）12%；配方2：硝酸铵95%，酒精5%；配方3：硝酸铵88%，木粉2%，细煤灰10%；配方4：硝酸铵88%，二硝基萘12%。3.1.4炸药的迅速发展及其军用价值（1）铵和硝酸酯化合炸药硝铵化合炸药它是由硝基(-NO2)与某些有机化合物中的氮原子相结合的化合物。目前主要有黑索金、特屈尔、奥克托金和硝基胍。3.1.4炸药的迅速发展及其军用价值（1）铵和硝酸酯化合炸药硝酸酯化合炸药是硝基通过氧与某些有机化合物中的碳原子相结合的化合物。作为炸药单独使用的有太安，其它多作胶质炸药、发射药、推进剂等等成分，如硝化甘油、硝化纤维素、硝化二乙二醇等。3.1.4炸药的迅速发展及其军用价值（2）燃料空气炸药和含铝高威力混合炸药燃料空气炸药燃料空气炸药（FuelAirExplosive）简称FAE，它是一种新的爆炸能源，不同于一般传统的炸药，是以挥发性的液体碳氢化合物或固体粉质可燃物为燃料，以空气中的氧气为氧化剂组成的不均匀（多相）爆炸性混合物，所装填的战斗部称为FAE战斗部，也称为云爆弹。燃料空气炸药（FAE）的基本成分是由可燃剂和氧化剂组成的，与普通炸药不同的只是氧化剂全部或大部分利用了空气中的氧气。3.1.4炸药的迅速发展及其军用价值（2）燃料空气炸药和含铝高威力混合炸药燃料空气炸药燃料空气炸药（FAE）作为一类新型的武器弹药，经历了从最初的机载慢速投放的环氧烷烃或碳氢燃料，随后70年代开始研制，并已较成熟的高速投放的液态燃料，到目前方兴未艾的第三代FAE武器三个阶段。3.1.4炸药的迅速发展及其军用价值（2）燃料空气炸药和含铝高威力混合炸药燃料空气炸药特点①能量高②分布爆炸③适宜破坏一些特殊目标④FAE原料来源丰富，生产工艺简单，价格便宜。静爆威力某燃料空气炸药爆轰瞬间某航箭云爆杀伤战斗部的云雾爆轰过程3.1.4炸药的迅速发展及其军用价值（2）燃料空气炸药和含铝高威力混合炸药含铝高威力混合炸药含铝高威力炸药是将金属铝粉加到化合炸药中，而形成的高爆热、高爆温、高密度和爆速并不太高的混合炸药。含铝炸药的配方多种多样。钝黑铝炸药是由80%的钝化黑索金（黑索金95%+蜡5%）和20%的铝粉组成。我国的梯黑铝炸药，爆速较高，由黑索金24%，TNT60%，粗铝粉13%，细铝粉3%相混合而成。3.1.4炸药的迅速发展及其军用价值（3）高分子粘结炸药是近期发展起来的新型高能炸药，是以粉状高能化合炸药为主体，添加粘合剂、增塑剂和钝感剂等成分组成。主体炸药多用黑索金、太安、奥克托金等，其它成分多数是高分子化合物。PBX炸药•已开展某水雷PBX装药研究，水下爆炸能量已达到2.1倍TNT当量以上，且工艺简单。•装填该塑性粘结炸药的弹药具有威力高，工艺性和使用性能更好，不仅能够满足海军水雷、鱼雷及深水炸弹等水中兵器中对高威力装药的需求，也可用于空军、陆军对高威力、高钝感度、高装药密度、低特征信号装药的需求。PBX水下爆炸所形成的水柱实验模拟弹