水胶炸药中胶凝剂的选择研究

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摘 要：本文主要介绍了水胶炸药中胶凝剂的选择过程。先简要叙述了水胶炸药的定义、发展及成分组成。最后我们选择了几种胶凝剂，在其中找到了性能比较好的一种胶凝剂─-聚丙烯酰胺，通过试制发现用此胶凝剂制成的水胶炸药储存期长，各项性能均符合国家标准。

关键词：水胶炸药 胶凝剂 选择 性能 聚丙烯酰胺

一、水胶炸药的简介

含水炸药中，我国将其分为三大类，即浆状炸药、水胶炸药、乳化炸药。其中水胶炸药是采用硝酸甲胺为主的水溶性敏化剂和密度调节剂，保证其在小直径条件下具有雷管感度的含水炸药。它主要敏化剂不是用或炸药、金属粉等固体物质，而是采用了水溶性的有机胺盐或有机醇胺盐。

水胶炸药出现于20世纪50年代中期，60年代后得到进一步发展完善，得到广泛使用。它抗水性强、密度高、威力大、生产使用安全， 有毒有害气体少等优点作为各种矿山爆破用药，已逐渐取代硝化甘油系炸药和铵梯炸药而成为工业炸药的重要品种之一。它安全、经济、高效、适用的优点越来越受到业界的欢迎。

二、水胶炸药的基本组成

水胶炸药的组分有氧化剂、可燃剂、敏化剂、胶凝剂、交联剂及水等。其中氧化剂为一般有硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙等，在满足其它组分必要量的前提下，应尽量提高氧化的含量，以使氧平衡不致过低，使炸药发挥最大的爆炸威力，得到较好的爆破效果；可燃剂有铝粉、硫磺、火药等；敏化剂一般选用甲胺硝酸盐，即硝酸甲胺（MMAN），为了降低成本和减少环境污染，应尽量选用燃料型的敏化剂；胶凝剂可以分为植物类的田菁粉以及化学的聚丙烯酰胺（PMA）等，要选用胶凝效果好的物质作为胶凝剂，同时也应该因地制宜，在不影响胶凝效果的前提下，尽量降低成本；交联剂是水胶炸药的重要添加组分之一，其作用是为了使胶凝剂分子中的基团互相结合，形成立体网状结构，提高水胶炸药的稳定性，植物胶凝剂常以硼类化合物或碱金属的铬酸盐做交联剂。

三、水胶炸药中胶凝剂的选择

由于原来在水胶炸药中使用的胶凝剂主要是植物胶凝剂的田菁粉，但是植物胶凝剂本身存在一些缺点。例如：植物胶凝剂的产量受到天气的影响，无法保证生产的需要，而且用植物胶凝剂生产的水胶炸药易解体流出水，储存期也比较短。现通过研制在水胶炸药中引入更加稳定的化学胶凝剂代替植物胶凝剂。以提高水胶炸药的储存期，并且使性能达到使用要求。经过筛选得以下几组：

第一组：选取胶凝剂羧甲基纤维素，与之匹配的交联剂硼砂。它们的物理化学性质为：

羧甲基纤维素是一种具有高分子结构的纤维素醚，此产品无臭无味，无毒白色或黄色颗粒及纤维状粉末，具有增稠，填补，粘结，乳化，扩散稳定性等多种功能。硼砂是白色结晶或粉未，在40℃热水中易溶。主要的成分是硼酸钠天然四硼酸钠晶体，化学式Na2B4O7・10H2O。

性能测试发现使用此种配比发现其胶体成型不好，胶体稀，经常发生流淌现象。使用羧甲基纤维作为胶凝剂，硼砂作为交联剂制成水胶炸药达不到要求，因此不选用。

第二组：选取胶凝剂丙烯酰胺，双丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的混合物。与之匹配的交联重铬酸钾水溶液。通过实验发现选用此种混合胶凝剂制成的水胶炸药药态成型不好，有时发生流淌现象。最后经测试发现其原因是丙烯酰胺和双丙烯酰胺之间发生化学反应，影响胶体成型，故不符合要求。

第三组：最后经过反复试验发现使用单一的聚丙烯酰胺作为胶凝剂，重铬酸钾作为交联剂制成的水胶炸药药态性能良好，没有流淌现象。它们物理化学性质为：

聚丙烯酰胺简称PAM，俗称絮凝剂或凝聚剂，分阳离子、阴离子型，分子量在400～1800万之间，氧平衡为-1.69g/g，是一种线型高聚物，产品外观为白色或略带黄色粉末，液态为无色粘稠胶体状，易溶于水，温度超过120℃时易分解。使用形态为0.1～0.2%水溶液，必须用PH≤7的水配制，配成稀溶液后极易水解。应随配随用或在当天用完，不宜长时间存放。

重铬酸钾：是一种强氧化剂，一般认为是通过氧化还原反应，以三价铬离子的形成使胶凝剂交联的，这种水胶炸药的胶体比较细密，可塑性好。

通过对比分析发现聚丙烯酰胺作为胶凝剂，重铬酸钾作为交联剂制成的水胶炸药的各项数据都符合国家要求。说明此水胶炸药药态成型良好，没有流淌现象胶体成果冻状，性能都达到了要求，而且其储存期长，符合国家规定。

参考文献

[1]王文佑 云主惠，工业炸药[M]，兵器工业出版社，1993.

[2]李建红 王文栋，《SJ-YⅡ-5型高爆速高威力水胶炸药的研制》，爆破器材[J]，1997.

[3]吕春，《我国工业炸药现状与发展》，《爆破器材》，1995.4（5）.