基本火工炼制术2012－2013段研究总结.doc

alex lin化研室alex lin火工术研究协会基本火工炼制术20122013段研究总结经过“铁鹰计划”、后续黑火药锐化工作研究，和本实验室对本阶段各火工品性质和炼制法的总结，现对研究结果作如下报告。报告目录：1. 火工品分类概念和特征 2. 电移剂及其敏度比较式 3. 合成剂结构猛度系数式 4火工品性质研究总纲一、 火工品分类概念和特征火工品在结构和反应方式区别上，可分为两大类，分别是氧化还原型药剂（本火工理念中称“电移剂”）和合成剂。前者最为常见，在铁鹰计划等研究中属于电移剂的有黑火药家族、kucn等。其特征是：反应是由反应物发生电子转移（即氧化还原反应）放出大量能量引起的。根据这个特征，电移剂又分生出合成电移剂，如tacn、dnn等，tacn加入铝粉后效果更佳，dnn加入氧化剂平衡负氧后会威力大增，这一类药剂是通过合成药剂配合其他物质发生电移提高能储的。单位时间内放出能量越大的火工品爆炸性越显现。（能储：本火工理念概念，指药剂能释放出的能量预估值通过抽象和逆向思维假设成的放能量=储能量的值）二、 电移剂及其敏度比较式首先引出概念：底药（储能剂）。指电移剂中除氧化剂外所有物质。电移反应中主要放能药剂，能通过氧化剂的加速促燃放出大功率的能量。本火工理念中称电移剂中的氧化剂为释能剂。如黑火药中，c、p、s等为储能剂，kno3、kclo3等为释能剂；炫目剂中mg为储能剂，kclo3为释能剂。电移剂反应生成物一般为底药氧化物和释能剂还原物，包括液体、气体。在铁鹰计划和黑火药锐化研究中得出的结论显示出电移剂的静电感度极低，几乎为0。但它们对撞击、压力、火种等因素中的一种或几种敏感。如锐化黑火药，0.5n物体从30-40cm处自由下落撞击会引起爆炸。通过实验数据，可以得出的是：电移剂敏感度与底药燃点和活跃性、释能剂分解点、撞素、储释药质比有关。则设底药燃点为a1，释能剂分解点为a2，温度平均值为，储释药质比为k，底药质量为m1，释能剂质量为m2，撞素为。有使药剂恰好完全反应的k值d。可得：k=m1/m2，=(a1+a2)/2.设敏度系数为w。这些数据的函数关系如图：图1 图2 图3 由图可得kd时，氧不足，w；k4时，感度高；w4时，感度低。三、 合成剂结构猛度系数式在alex lin火工术理论中，给合成剂的定义是：若干个原子在化学作用下不稳定地结合在一起形成的火工药剂。我们知道：大多数物质的燃烧放热需要氧气参与反应，发生电子转移。前面的电移剂反应抽象的看实际上就是把氧化因子“储存”起来，在释放因子时发生反应。那么有没有一种物质能直接分解放能呢？中学学过常见的分解反应。过氧化氢或氯酸钾在二氧化锰催化下分解放氧，不难看出，反应物产生的氧气都来自物质分子的氧团块。我们又可以抽象地看做氧原子被“打包装载”在化合物分子中。使用时“开包释放”。这种思维延展开来，可以使用化学方法将一些元素原子强行糅合在一起，组成一种有斥力的分子，当它受到外界某种因素刺激时，便分解放出能量。早在20世纪之前便有科学家合成了这种物质，先是用于医疗，后来用于战争。但这些能量来自哪里呢？由于合成剂“压缩成形”的性质，造成了原子之间的连键（即化学键）极其脆弱。因此，大多数合成剂在静电、撞击、摩擦、接触火种等因素下会发生剧烈爆炸。典型的是ni3，由于三碘连一氮的结构（n-14，i-127，相对原子质量差极大），使原子之间相对斥力极强，位阻很大，连键极其脆弱，所以这种物质甚至在射线刺激下都会分解，分解时原子像被压到极限的弹簧上的小球，以高速向斥力中心外飞散。这就是ni3爆炸时的情景。而在军备用的炸药中，仅仅是用c、h、o、n四种原子，按不同原子数量，不同连键排列，不同空间结构都可以组成很多合成剂火工品，头hmtd、petn、dnn等。由于这种药剂组成规律和蛋白质合成相像，本火工品理念中称这一类火工品为肽链式火工品。在压缩折叠过程中，会有一部分原子因达不到继续合成药剂分子的条件，以合成其他物质的形式逸出。这些物质一般没有爆炸性，我们称之为合成渣质。为深入探究能量释放主要来源，我们将下列合成剂火工品进行分子结构对比： ni3 hg（onc）2 hmtd（连键3条） （连键6条） （连键25条） petn pb(n2)3 rdx（连键28条） （连键10条） （连键33条）有关上述药剂猛度记录如下：ni3hg（onc）2pb(n2)3hmtdpetnrdx很容易看出：（1）连键数越多，猛度越大。 （2）合成剂的发散率与分子中心原子质量有关。 （3）猛度与空间结构有关 。（尤其是rdx，中心结点极脆弱）因此：合成剂的反应能量来自原子连键的断裂与原子重组成爆炸产物的连键合并（目前未证实原子重组有无放能或耗能）和相对原子质量极差结构造成的相对斥力。则设猛度比较系数为p，u为空间结构系数（0.1x外围团块数），r为中心原子质量（无中心原子结点结构时r=0，n个中心原子共线对称时r=m总质量/n）。q为外围原子团块质量。为原子连键数。相对斥力fx=（r+q）/如图：可导出：p=ufx=（r+q）/u，这就是合成剂猛度系数式。我们规定ni3的p值为合成剂的起始对比值。pni3=0.1x3x395/340 即取常数40作为合成剂猛度起始对比值。合成剂分解爆炸反应实质上就是原子连键的断裂，和原子重新组成分子的过程。原子被打散后不可能永远维持飞散状态，于是自动与其他的原子或分子组成新分子，重建原子连键。自然，分子结构越复杂的合成剂，能储也就越大了。如rdx，键数多，结构是三团块并蒂结点，造成相对斥力较大；分解后又合成两种可燃气：co2、h2，更加提高了它的能储，猛度飙升至tnt的148%以上。四、 火工品性质研究总纲随着科技发展，火工品炼制方法越来越多，猛度越来越高，有机化学用c、h、o、n四种原子可以随意合成炸药；大千世界，能发生氧化还原反应的电移剂不计其数。alex lin火工理念在总结中最后指出：火工品不拘泥于固定的配方，不受制于绝对的量比，学会创新，学会灵活，才能有质的突破，更上一层楼。功夫深者，甚至信手拈来一物都是火工原料。科学永远没有尽头，人类只能站在已有的基础上，向他接近，向他膜拜，每一次接近都需要科学工作者勇敢创新无畏的精神和智慧！