5.1 概述
对于硝基酚类化合物,一般情况下,硝基数目增多,药剂的起爆或点火能力随之增大,羟基数目增多的重金属盐类起爆药其感度较大。
硝基酚类化合物有:(1)硝基酚:一硝基酚的重金属盐如铅盐等是一种弱点火药;(2)二硝基酚:它的重金属盐极易点燃,故可用做点火药;(3)三硝基酚:苦味酸的金属盐;(4)一硝基间苯二酚:三种盐;(5)二硝基间苯二酚;(6)三硝基间苯二酚;(7)三硝基间苯三酚。
燃烧爆炸性能总结:多硝基间苯二酚铅盐系列,大多有良好的点火性能和燃烧性能,撞击感度和摩擦感度也比较适中,具体如下:
(1)撞击感度:含硝基数目多的>含硝基数目少的; 硝基数相同时,中性盐>碱式盐;通常条件下,在多硝基简本二酚铅盐系列中,存在如下撞击感度顺序:
N-LTNR>B-LTNR>N-LDNR>B-LDNR>B-LMNR
(2)摩擦感度:含硝基数目多的>含硝基数目少的;中性铅盐的>碱式铅盐的;一般有如下顺序:N-LTNR>B-LTNR>N-LDNR>B-LDNR>LMNR
(3)热感度:以5s延滞期的爆发点相比较,顺序如下: N-LDNR> N-LTNR>B-LTNR >N-LMNR
(4)燃烧热:含硝基数目多的<含硝基数目少的;碱式铅盐<中性铅盐;一般有如下顺序:N-LMNR>N-LDNR> N-LTNR>B-LMNR>B-LTNR 5. 2 三硝基间苯二酚 5.2.1 三硝基间苯二酚的性质
2,4,6-三硝基间苯二酚也称为斯蒂芬酸,分子式C6H(NO2)3(OH)2,分子量245.06,熔点175.5℃,是一种较强的酸,性质接近于苦味酸,又是一种二元酸,易与金属或碱生成中性盐、酸式盐和碱式盐。
溶解性:斯蒂芬酸在水中溶解度较小,在酒精、乙醚、醋酸乙酯中溶解度较大,能很好地溶解在丙酮中。
吸湿性:斯蒂芬酸有轻微的吸湿性,在水溶液中既离解为离子。 酸碱作用:斯蒂芬酸对酸作用比较安定;爆炸性能和感度与苦味酸相似。 5.2.2 三硝基间苯二酚的制备
硫化反应:间苯二酚+硫酸→二磺酸 硝化反应:二磺酸+硝酸→三硝基间苯二酚 5.3 三硝基间苯二酚铅
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2,4,6-三硝基间苯二酚铅是2,4,6-三硝基间苯二酚的铅盐,简写为LTNR,又称为斯蒂芬酸铅,常带一个结晶水。
主要特征:爆炸性能较弱,爆轰成长期较长,起爆能力较小,但它有较高的火焰感度,因此常将其与四氮烯制成混合药剂。
LTNR主要的缺点:静电感度大,容易产生静电积累,造成静电火花放电而发生爆炸事故,尤其是与丝绸类物质相摩擦时。
措施:采用羧甲纤维素钝化造粒,石墨或其它钝化物质包覆LTNR晶粒,减小晶粒摩擦和静电积累。
5.3.1 三硝基间苯二酚铅的性质
制备:三硝基间苯二酚的碱或碱土金属盐的溶液+硝酸铅/乙酸铅
介质不同时生成三种盐:中性铅盐(N-LTNR)、碱式铅盐(B-LTNR)、酸式铅盐。 中性斯蒂芬酸铅性质:
(1)棕黄色苯环型棱柱状晶体;
(2)在水中溶解度很小,微溶于酒精、乙醚、汽油和水,在醋酸铵溶液中溶解度较好----可用于分析含LTNR的击发药;
(3)可以较好的溶解于80℃的丙三醇中,加水后杂质析出,滤液中加丙酮LTNR析出----提纯LTNR;
(4)LTNR与无机酸或碱作用即分解----销毁废药和消除器具上的残余药剂; (5)吸湿性小; (6)热安定性良好;
(7)对核辐射具有良好的抵抗能力;
(8)与金属不作用----可以装在任何金属壳体中(与四氮烯一样)。 5.3.2 三硝基间苯二酚铅的爆炸性能
(1)LTNR的爆炸反应方程式;
(2)金属铅含量较高,是一种弱的起爆药,爆发点较叠氮化铅低; (3)摩擦感度较叠氮化铅小;
(4)火焰感度高----最大优点,常用来做引燃药和点火药; (5)易产生静电,静电感度较高; 5.4 三硝基间苯二酚铅的制备工艺 5.4.1 反应原理:
1、由三硝基间苯二酚先制成可溶性的三硝基间苯二酚的钠盐或镁盐溶液,再与硝酸铅
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或醋酸铅反应。
2、使用镁盐溶液的优点:
(1)镁盐的溶解度比钠盐要高,其固体悬浮物比较多,可使反应完全; (2)使用镁盐所得的产品的纯度和得率都比较高;
(3)用稀浓度的NaOH调节镁盐溶液的pH,在工艺上比较简单。 3、介质不同,生成三种盐:
中性介质:酸式LTNR 弱碱介质:碱式LTNR 弱酸介质:中性LTNR 5.4.2 工艺条件的选定
溶液酸碱度:钠盐溶液pH在4.5~4.8,可获得颗粒较大的晶体;4.8~5.0少可获得易于造粒的结晶颗粒;5.0以上时可制得用于点火药的铅盐(调节pH时一般不采用硝酸或硫酸,而是采用醋酸)。
反应温度:温度高,利于晶体成长,可得到较大晶体颗粒,反之温度低易生成细小晶体。 5.5 三硝基间苯二酚铅的几种改性产品
羧甲基纤维素三硝基间苯二酚铅、石墨包覆导电三硝基间苯二酚铅、三硝基间苯三酚的铅盐
5.8 三硝基酚钾
2,4,6-三硝基酚钾又称为苦味酸钾(KP),苦味酸的钾盐,是一种耐热炸药和性能良好的延期药和点火药。
反应原理:C6H2(NO2)3OH+KOH----C6H2(NO2)3OK+H2O
颗粒状苦味酸钾的主要性能:颗粒状KP的热分解温度高、耐热性能好、热安定性好、与相关材料的相容性好、机械感度低、火焰感度高、燃烧性能稳定,因而是一种耐高温点火药和延期药。
第六章 硝基重氮化物起爆药
要求:
1、重点掌握二硝基重氮酚的优点、缺点、物化性质、爆炸性质、反应机理; 2、掌握二硝基重氮酚的废水处理; 3、了解生产工艺、工艺改进。 主要内容:
硝基重氮化物起爆药的主要特征:含有重氮基团(-N=-),在一个分子中同时含有-NO2、-OH、-ClO4等基团,这类化合物中含有多个爆炸性基团,故表现出良好的爆炸性能。 6.1 二硝基重氮酚概述
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二硝基重氮酚学名4,6-二硝基-2-重氮基-1-氧化苯,分子式为C6H2(NO2)2N2O,是含有硝基和重氮基德一种起爆药,简称为DDNP。
二硝基重氮酚优点:它是一种不含重金属的有机化合物,属于环保型爆炸物,具有猛炸药的威力,又具有良好的起爆药性能,其撞击感度和摩擦感度均比雷汞低,而接近于糊精氮化铅,但火焰感度比糊精氮化铅好;其起爆能力约比雷汞高一倍,而且具有良好的化学安定性,原料来源广泛,生产工艺简单等。
二硝基重氮酚的不足:耐压性差、流散性较差、废水量大。 6.2 二硝基重氮酚的物化性质与爆炸性能 6.2.1 二硝基重氮酚的物化性质
(1)结晶形状及吸湿性
结晶形状常有针状、片状、短柱状及梅花状,具有良好的耐水性能。 (2)溶解度
微溶于水,但可以不同程度的溶于有机溶剂中。 (3)在酸碱溶液中的安定性
在冷的无机酸中是比较安定的,但热的浓硫酸可以使之分解;在碱性介质中非常不安定,可以发生一系列的分解(放出氮气,失去爆炸性能,因此可用于销毁)、偶联以及聚合等作用。
(4)与金属的相容性
干燥的DDNP与铜、铝、锌、铁、铅、镁、铋等金属均无作用;但在潮湿条件下,DDNP发生分解,可以与金属发生反应,并表现出不同的颜色。
(5)热安定性
DDNP具有良好的热安定性;但在较高温度下,可以观察到分解现象。 产品假密度越小,纯度越高,热安定性越好。 (6)光分解作用
DDNP长期贮存是安定的。阳光可使DDNP的颜色、纯度和起爆能力发生变化,特别在日光直射下,颜色显著变黑,纯度下降很快,起爆能力下降。 6.2.2 二硝基重氮酚的爆炸性能
(1)爆炸反应方程式
(2)撞击感度:较雷汞、糊精氮化铅都低;一般情况下,含水量增加撞击感度直线下降;针状结晶要比颗粒状结晶敏感
(3)摩擦感度:同撞击感度
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(4)火焰感度:与雷汞基本相近
(5)威力及极限药量:较雷汞和氮化铅都大;极限药量仅小于氮化铅而比雷汞高一倍 (6)静电感度:因摩擦产生的静电比较少 6.4 二硝基重氮酚的反应机理
二硝基重氮酚是用苦味酸(氨苦酸)作原料,经过重氮化反应制得的。实际生产中是将苦味酸与碳酸钠进行中和反应,生成可溶性的苦味酸钠,再使其还原成氨基苦酸钠,然后再进行重氮化反应。反应方程式。 6.5 二硝基重氮酚生产废水的处理
主要销毁对象:废水中二硝基重氮酚和有毒物质。
二硝基重氮酚生产废水来源:还原、重氮化、洗涤工序及冲洗地面、设备和清洗工具的排水。
主要方法:(1)吸附法:利用活性炭、磺化煤等多孔性物质的表面来吸附水中的溶解杂质,吸附剂的比表面积越大,吸附溶质的数量也越多;(2)铁屑还原法:废水经沉淀后再流入含有一定量的HCl/H2SO4与铁屑的还原池中进行反应,还原成胺基化合物;(3)电解还原法:废水经沉淀后先还原成无爆炸性溶液,再经电解槽点解,使其分解成简单而稳定的无机盐。
第七章 四唑类起爆药
要求:
1、重点掌握四氮烯起爆药的物化性质和爆炸性能; 2、掌握四氮烯合成原理、优缺点;
3、了解四唑类起爆药的结构特征、中间体以及其它的四唑类起爆药。 主要内容:
四唑类起爆药是以四唑为母体,通过成盐效应或者被含能集团取代形成的一类四唑衍生物起爆药。
四唑类起爆药性能上的特点:针刺感度、撞击感度及火焰感度较高,有时还具有较大的起爆能力,并且一般不与金属作用。 7.3 四氮烯起爆药
四氮烯,化学名称为1-(5-四唑基)-4-眯基四氮烯水合物,简称四氮烯或特屈拉辛,分子式C2H8N10O,分子量188。 7.3.2 四氮烯的合成方法与工艺
1、四氮烯的反应原理
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