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延期药技术综述 1引言2毫秒延期药延期药控制点火和起爆技术，近年来在军民领域中的应用获得了迅速发展。由该技术所控制的延期时间虽然不如电子延时和机械延时那样准确，但是它的结构简单、制造方便、成本低、原料丰富、抗温耐震、延期范围很广(毫秒级100s级)、体积小、重量轻、使用生产安全、作用可靠性高等。这些优点使它在兵器、航天、火箭、导弹和国民经济中被大量采用，为提高我国该技术水平，生产出安全、可靠和高质量的延期药制品。本文将对国内外延期药技术做些分析研究。由于作者的某些局限性，错误和不足之处，欢迎指正。为适应兵器和工程爆破技术的需要，毫秒延期药及其相应制品毫秒延期雷管应运而生，大量付诸应用的品种有以下几种。21950年以来，这种延期药能在一定程度上满足使用要求，有较好的延期范围。在保存良好的环境中，低段部分的可靠性、安定性尚好。其主要缺点：硅铁粉碎较难，达到数微米的粒度，耗能较大；硅铁中硅和铁的含量不易控制；经过水选之后，含铁量易超限，不能使用，造成浪费。2随着工业发展，硅的制造和供应不成问题。硅的燃烧热值较铁好，硅的粉碎容易，制成延期药后，燃速较快，段数不多(通常在10段左右)时可调延期范围较广，延期精度较高。当前使用的硅系延期药有以下几种配方，见表1。.1Pb3O4、SiFe和Sb2S3系列延期药(又称铅丹、硅铁和硫化锑系延期药）1.2硅系延期药表1硅系延期药（）组分配方配方配方Si6.5507651040PbO2（或PbCrO4）93.550Pb3O4（或PbO2）9335BaCrO4（或PbCrO4）9060硅系延期药的燃速调正剂，常用的有：Se、Te、Sb2S3、SiO2（常用的是其多孔性物质如硅藻土)。在延期药中，这类物质能够吸热、熔化、达到降温以增长延时之目的，其中多孔物质尚有吸收气体之功效，有的物质如Sb2S3还参与反应，控制氧的浓度，进一步控制燃速。Se、Te熔融吸热，还可以形成对Sb2S3和延期药的包覆，隔离和控制Sb2S3的氧化，改变燃速。目前，我国大多数毫秒延期药为硅、铅丹、和硫化锑组成。长贮后(特别是MS-10段以后)，秒量增加，甚至瞎火，这一缺点难以克服。其主要原因是：延期药中水分超限；延期药或延期体贮存中受潮；装配水平不高。根本的原因是延期药杂质和水分的存在，诱发了不利反应，表现为：氧化剂（Pb3O4）吸潮、受热分解，使Pb3O4含量下降；还原剂被氧化，使延期药反应热下降，破坏了体系热平衡，导致延时增加，以致瞎火。这种延期药中，Pb3O4含量是决定秒量和能否进行反应的关键因素。配方中Sb2S3的含量必须适当。发生Sb2S3Sb2O3SO2低温反应时，消耗并控制氧的浓度，必须抑制Si的氧化反应。如果Sb2S3过量，其剩余部分熔化吸热，熔化物渗透覆盖延期药的表面和间隙之中，既降温又阻碍Si的反应，使延时增加，甚至瞎火。通常各厂都有一个Sb2S3的经验控制值作为保证质量的检验限。表2和表3提供了几种硅系延期药的配方。 表2硅系药配方2（）组分配方配方配方配方Si（2m10m）102550202Pb3O4907550802注：加入少量硅藻土、石墨、赛璐璐、樟脑可以调正燃速。 表3长秒量硅系药配方2（）组分配方配方配方Se1.61.72Si6.26.18.6Pb3O42636263645.8PbCrO435.935.943.6BaCrO420.330.320.330.3延时s1.769.801.8510.222.3Mg、BaO2系延期药在煤炭系统，硅的燃烧热高，为防止引爆瓦斯气体和煤尘，提出使用：过氧化钡镁粉(地腊)松脂酸钙氟化钙；或过氧化钡硫化锑硅藻土。但是组分的防潮问题要注意解决。首先硅藻土是多孔性物质，吸收水分不易放出，而BaO2和水发生反应生成Ba（OH）2，使延期药变质。2.4硼系延期药近期从国外获悉的考查材料上发现，发达国家给硼系延期药很高的评价，并得到广泛的应用。一般在25ms700ms时段，硼延期药的应用普遍看好，这恰是我国毫秒延期存在问题的时间段。国内外常见的硼系延期药配方见表4，表4中有些数据来源于对DYNO-NOBEL和AUSTIN等公司考察资料。 表4常见的硼系药的配方2、3（）组分配方配方配方B0.530.532.5、3.0、3.5、4、5、10、14、19Pb3O499.59774.522DLP*2575BaCrO497.5、97、96.5、96、95、90、86、81延期长短注：*DLP为二代亚磷酸铅。 造粒剂：常用火棉胶、虫胶、松香、聚合物等，有资料介绍，BPb3O4用硫醇橡胶造粒（LP-2）或者水溶性蜡(羧基蜡)的水溶液造粒。该延期药中，硼粉价大约每公斤1600多元，但在延期药中硼的百分含量常在3以下，或者514，大量的Pb3O4、BaCrO4则为廉价的通用材料；另一方面，如果延期体结构设计科学合理，同样的延期时段，硼系药量是硅系药量的12甚至13。考虑这两种因素之后，使用硼系药在经济上也是合算的。BPb3O4系列中，B含量在0.53时可调延期范围已经很大了，可足够选用，此种配比，其感度(主要指机械和电火花感度)较低，是安全的。但值得注意的是B含量超过3之后，感度增加迅速4。为安全设计，当B含量超过3时，采用BBaCrO4系列较好，国际上常用：BBaCrO45149586此配方常用于25ms700ms时段。另有资料和实践表明，毫秒低段硼系延期药可做点火药，效果亦佳。这两类延期药也是使用较普遍的，有的用作点火药5，6。锆（Zr）粉较敏感，为了安全常用钝化Zr粉。混合工艺常采用通过鉴定、成熟、并经长期使用和安全的水悬浮混合和造粒工艺，主要应用的配方为以下几种。(1)常用的耐水点火药：ZrPb3O42476，用火棉胶造粒后使用。(2)常用的延期药见表5、表6给出的一些配方数据。表5Zr系延期药配方2（）3锆和锆镍合金延期药组分配方配方Zr粉6541Fe2O32549硅藻土1010表6Zr-Ni*系延期药配方（）组分配方配方配方配方Zr-Ni（73）542693Zr-Ni（37）1723BaCrO43160（BaCr2O7）60（BaCr2O7）60（BaCr2O7）KClO4141414KClO315注：*Zr-Ni为锆镍合金。 4.1锰系延期药该延期药的研究资料较多，美国还制定了军标7、8，有应用前景。但我们近来发现，该药贮性能往往不佳，影响使用，究其原因有两条：其一，锰的微晶尺寸变化，对长贮有明显影响；其二是锰的表面氧化程度对长贮性能亦有重要影响。关于锰系药的配方见表7。表7锰系延期药的配方（）4101s10s级延期药组分配方配方配方配方配方配方Mn443933372758BaCrO431431205832PbCrO453473643105硅藻土554.2钼系延期药延时精度高，可调范围广，从数十毫秒至数千毫秒，在65F165F（5471）范围内，时间误差达15，如果延期体设计合理，精度还可提高。钼的化学安定性好，不受空气侵蚀，我国钼的储量丰富，可以考虑实际应用。资料介绍，美国军用火工品有以下钼延期药，如表8。目前我国市场上钼粉每公斤约400元，其余皆为通用材料。我国许多研究和生产单位对钼系延期药有较深入的研究，并有应用。若以硅藻土调燃速，火棉胶造粒，时间范围可调性更大，此延期药有应用前景。 表8几种钼延期药的配方2组分配方配方配方配方配方Mo（4m）100809080553530BaCrO410010405565KClO41002010105105燃速ms.cm141640790236070005长秒量(1s102s)延期药 无论延滞点火或延滞起爆的控制，总需要一个延期装置(称为延期体)。研究近50多年来的延期结构变化发现，首先是简单的薄壁管壳直填直压式，我国有的产品目前仍在使用。其管材有Al、Cu、Fe等，当要求不高时，尚能满足使用。其缺点是工艺落后，安全性差，精度不高，耗药量大。国外在70年代出现了索式延期体，国内随之进行研究。初期为铅或铅合金，延期索为单药芯。随后，首先是煤矿抗瓦斯爆炸的需要，以及提高延期精度的需要，出现了三芯或五芯等多芯延期索，为提高延期药的密度，从铅索又发展为铝索，以及其它金属索。装压药工艺由直填直压式发展为拉拔式。但是，自90年代后，国外的延期索式又让位于厚壁钢管式，其管壳外径即雷管的内径，延期钢壳的内径是延期药燃烧精度最好的药芯直径，通常在0.20cm0.35cm。装药工艺又改为直填直压式。应当说明，此直填直压有新的技术内容：如分次装压、定容装药、定压压药，最近发现，国外在保证定容、定压之外，尚有一道定位严格的钻削药面的工序，边钻削边吸走钻下的药粉。这个加工方式国内尚没有先例。90年代末期，首先在爆破器材上看到了这种结构，如图1所示9。图1延期体结构图1点火药；2延期药；3起爆药；4猛炸药；5延期体壳(钢壳)图中的延期药为硼系延期药和钨系延期药，在25ms700ms时段为硼系，800ms以上为钨系延期药。这种延期体的优点较多，首先是耐冲击，防潮性能好，能够节约延期药和起爆药，能够适应多次装压及钻削工艺，提高精度与质量，便于生产过程机械化自动化连续化进行，可以用计算机进行多工序控制。国外生产采用多工序圆盘转动压药机，这种机械国内有厂家生产。但先进、自控水平还不如国外。国内有的工厂引进购买了这种国外的先进生产设备。为保证延期精度，除了在药剂上努力改进之外，近年来的有效作法是在延期装置结构上进行了卓有成效的工作。例如，在延期体的前方安装一个过渡元件，这个过渡元件的作用是：其一，提供较严格一致的点火冲能；其二，提供延期药较为一致的燃烧环境，如温度、压力的一定数值。国外的延期产品已经有了这种过渡性元件，我国的延期产品，尚没有这种过渡性装置。为提高延期精度，借鉴国外经验，研究改进延期装置是当前应该进行的工作。资料和生产实践都表明了任何好的延期药配方，必须有好的制药工艺，由于制造工艺的落后，很有可能错判了优良的配方。我国延期药的研制，尤其是生产还一直使用老的办法，如耗能费时、影响原料纯度的球磨工艺。应该开展先进的制药工艺研究，如物理沉积、化学沉积技术、超细粉碎新技术、共沉淀技术、液相悬浮混合技术、改善性能的添加剂技术等。这些工作对提高延期药的质量、安全、环境保护水平等是十分必要的。经过上述的综合分析，提高我国的延期药技术和制品的水平，缩短与发达国家的技术和制品质量的差距势在必行。主要的工作有：(1)设计和生产新型延期药。延期药是延期药技术及其制品的基础。根据我国国情应设计和使用：硼系、钼系和钨系延期药。如果做为暂时处理，毫秒低段(在10段以下)可以采用硅系。(2)设计和采用新型制药工艺。多年来采用的耗能费时和影响质量的球磨工艺应逐渐废除，而应以工艺较成熟的液体悬浮法混合造粒工艺和共沉淀混合造粒工艺取而代之。还应进一步研究物理沉积、化学沉积等先进方法，使延期药的工艺制法有新的突破。(3)设计科学现代化的延期体结构。当前，我国的大内管直填直压式和铅索拉拔式难以保证性能、质量尤其是精度的要求，必须采用科学合理的延期结构。为了保证精度在5或者更高的要求，在延期结构中增加某些过渡元件，以确保点火和燃烧环境的一致。新的结构必须有新的生产工艺，经过对国内外的考查，我们提出一个有效、实用的工艺，经过实践证明，明显提高了产品质量。该工艺的特点是：使用适合该工艺的延期药；使用保证严格药柱质量和尺寸的先进工序；采用对药柱抗环境干扰的有效保护措施。该工艺所制造的产品具有耐长贮、耐高温、耐撞击、延期精度好等优良性能，达到并超过了ZB89002-88的全面要求并有可能达到发达国家当代的先进水平。作者单位：参考文献钨系延期药，研究较多，使用普遍，是国内外军、民领域皆用的优良延期药，这是近年来对国外考查、资料调查和实际生产中获得的信息。钨系延期药的组分有钨、高氯酸钾、铬酸钡的混合物。我国钨产量丰富，该延期药的理化、燃烧、工艺性能均优，大有应用前景。钨系延期药的研究与实践证明，以下规律性结论值得注意。5.1KClO4、W和BaCrO4KClO4是氧化剂，更是反应促进剂，它的百分含量在混合药剂中十分重要，通常在1015为宜，否则易出现瞎火、断火或难点火。W含量增加，BaCrO4含量减少，延期药的燃速将明显增加。W的粒度减小，比表面积增加，其燃速亦增加。BaCrO4的粒度影响燃速不如W明显，但在一定范围以内，BaCrO4粒度增加，燃速增加。5.2钨系延期药的时间调正剂这些物质是BaCrO4、SiO2（通常用其多孔性物质如硅藻土）、Cu粉、火棉胶、松香、虫胶等。其作用是参加或阻碍延期药的氧化反应，影响反应热值，吸附生成气体、吸收热量、造粒和改善工艺性能等。它们具有明显改变燃速和调正燃速的作用。5.3温度调正剂众所周知，化学反应速度受温度的影响，低温反应慢，高温反应快。对长秒量延期药因高低温环境不同，延期差别较大。如何克服这种因环境温度高低而产生的延期差别有两种办法：其一在延期药中加入少量特定物质，使其在高低温环境下延期差值减小；另外，这种物质尚有改善长秒量延期药的难点火、易断火的性能。为了改善断火(特别是长秒量延期的断火)加入一些高热值的物质，这并非好的办法，因为高热值物质的加入，往往会使延期药的燃速和感度增加(主要指机械和电火花感度)。其二是在延期体结构上增加温度补偿装置，使得延期体的低温燃烧环境温度升高。此种方式会使延期体结构复杂，使用者较少。5.4压力调正剂当延期药在压制过程中，虽然