乳化炸药微观结构对爆炸性能的影响

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　　[摘 要]本文主要采用激光粒度分析仪器以及显微镜技术，对乳化炸药微观结构的变化进行研究，探讨乳化炸药的微观结构变化对爆炸性能高的影响。
　　[关键词]乳化炸药；微观结构；爆炸性能；影响
　　中图分类号：TD235.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0284-02
　　不同的爆破工程对乳化炸药的性能有不同的要求，民爆生产企业研制出不同的配方产品以满足不同工程的需求，对乳化炸药的爆炸性能研究是非常重要的内容。从不同的角度分析乳化炸药的爆炸性能，比如轰炸感、爆炸为例以及爆炸速度等。决定乳化炸药的爆炸性能因素有配比、工艺、混合度以及密度等，我国对于乳化炸药的性能研究较多，但是在乳化炸药微观结构的研究较少。
　　1.研究背景
　　乳化炸药是一种新型的含水的工业炸药，具有良好的抗水性、安全性与爆炸性[1]，被广泛应用在不同的爆破工程中，特别是煤矿产业，乳化炸药逐渐成为了主流的产品，在工程爆破中占据很大的分量。当外界的压力发生变化时，炸药的密度也会发生变化，当乳化炸药承受一个短时间内会发生变化的压力时，炸药的轰炸感就会迅速下降，动态减敏效应表现的非常明显，对工程爆破作业带来严重的安全威胁。专家们对工程爆破中预防炸药减敏进行了方法的改进，但是对于乳化炸药减敏的原因研究不足，因此，采用激光粒度分析仪与显微镜观察的方式对乳化炸药受压前后的微观结构进行深入的研究，分析造成乳化炸药减敏的原因，为工程爆破提供技术支持。
　　2.实验过程
　　2.1 实验装置
　　在聚乙烯袋中放入RDX和乳化炸药，两个装置之间留有一定的距离，当注满水后将RDX药包引爆，会产生冲击波，就是对乳化炸药的压力。如图1所示。
　　采用激光粒度分析仪对乳化炸药的激光粒度进行分析，对散射谱进行测量，然后通过计算机进行数据计算，分析颗粒粒度的分布，测量动态压力下乳化炸药分散相离子的分布情况。然后使用显微镜进行化验，取0.1g的乳化炸药样品，加入环已烷分散剂，放到烧杯中，将两种物质搅拌均匀，制作成乳化炸药。将载物片和盖玻片清洗干净，加入5%的酒精，一小时后取出放在另一个烧杯中，将载玻片和盖玻片去除烘干，进行实验，将样品放在显微镜的载物台上，调整显微镜，观察样品的结构，然后进行拍照[2]。
　　2.2 实验结果
　　乳化炸药在没有受到动态压力的影响下，分散相离子分散均匀，呈球形或者椭圆形，没有发生聚集或结晶的情况，有很清晰的结构，如圖2（a）所示，（b）中出现了一些黑点，根据透光性进行判断，出现这些黑点的原因是膨胀珍珠岩中一些微小颗粒造成的。
　　当受到动态压力影响下，乳化炸药会发生运动，分散相的运动会变小，两分散相之前的油膜会被排出，液滴聚集变大，使颗粒的表面和内部的能量变小，分散相内部饱和有结晶，如图3所示。油膜被排出后会造成油相分布不均匀，并且会出现聚集的现象，这种现象对乳化炸药的化学反应非常不利，因为受到动态压力后的乳化炸药的状态基本还处于油包水的结构，但是随着压力的增加，会逐渐出现分散的情况，在图3中表现的结构非常明显。
　　3.乳化炸药微观结构对爆炸性能的影响
　　3.1 w/o型微观结构的分布
　　w/o微观结构的形成过程就是乳化炸药形成的过程，在机械与乳化剂的作用影响下互相合作。机械作用主要的作用就是将水相进行分离，乳化剂迅速包围，形成一种特殊的乳化炸药的成分。在乳化的过程中一定要有机械作用的影响，否则水相将无法形成微小的液体，乳化炸药中内相粒子的分布与机械作用的强度息息相关。乳化炸药中内相离子的大小以及分布非常重要，对炸药性能的稳定性有一定的帮助。针对爆炸性能而言，内相粒子越小分布的越窄，水和油的面积就会越大，炸药的爆破速度就会增加，爆破的威力也会增大。
　　3.2 微观结构中的界面膜对于爆破性能的影响
　　界面膜是由乳化剂分子排列形成的膜，处在内相粒子与油膜之间，界面膜富有弹性与自动复原的功能，与乳化炸药中的很多特质都相关。乳化剂对乳化炸药性能的影响，实际上就是由界面膜的性能决定的。界面膜的质量与乳化炸药的质量息息相关，界面膜的质量好，乳化炸药的质量才能够得到保证，内相粒子越均匀，爆炸的性能才会越高。乳化剂中的界面膜的组织结构能够影响爆炸的稳定性，油水中的界面膜中的乳化剂排列紧密，并且具有一定的机械强度，能够有效的保证乳化液的稳定性。乳化剂的黏度越大，界面膜的强度就会越大，只有黏度越高，界面膜才会具有一定的弹性和自动复原的功能，从而对乳化炸药的性能起到一定的帮助[3]。
　　3.3 内相粒子的分布与爆炸性能的关系
　　首先假设一种敏化物质，当乳化的炸药受到一定的冲击和爆轰之后，内部的气泡会受到影响，在短时间之内温度会急剧增高，使周围的氧化剂迅速产生汽化。如果乳化炸药的内相比沸点高，汽化的范围是从外到内，内相粒径中小的颗粒出现汽化之后，吸收的热量会低于颗粒大的热量，由此说明内相粒径越小，爆破的速度越高，爆炸的性能越好。内相粒径既小，并且分布均匀，那么内外相汽化的时间会达成一致，每个粒子都会释放出最大的能量，如果力度分布较大，会出现先后不同顺序的反应，不会产生巨大的能量。所以从微观结构上进行分析，粒径越小，爆炸的性能过就会越好，粒径分布越紧密，爆炸的威力就越大。当内相汽化之后，对外相产生爆裂的作用，外相形成的液体会分散在内相中，分布的时间也较长，因此表现出来的粒径会非常猛烈。
　　结束语：
　　乳化炸药的微观结构形成就是乳化过程的形成，是在机械作用与化学作用的影响下产生的结果，机械作用将水相快速的隔离并分散，然后乳化剂再对分散的滴液迅速包围，形成一种特殊的乳化液，针对爆炸性能进行分析，内相粒子越小则粒径的分布就会越窄，水相和油相的接触面积越大，炸药反应的速度就会越大，具有较大的爆破威力。
　　参考文献：
　　[1] 闫国斌，汪旭光，王尹军等.乳化炸药微观结构对其宏观性能的影响分析[J].工程爆破，2016，22（5）：40-44.
　　[2] 陈东梁，颜事龙，刘义等.动压作用下乳化炸药微结构变化的实验[J].煤炭学报，2006，31（3）：287-291.
　　[3] 刘锋，颜事龙，吴红波等.冲击作用下乳化炸药基质微观结构的变化[J].火工品，2008，（1）：25-28.
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