乳化炸药中典型组分对其热分解行为影响的研究

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乳化炸药和硝酸铵在生产和储存过程中曾经发生过多起爆炸事故,人们对其安全性的关注从来没有间断过。有研究表明,乳化炸药以及硝酸铵的意外爆炸多是由于他们在缓慢分解过程中的热量积累而产生的。本文利用加速量热仪(ARC),研究了分析纯硝酸铵的热分解动力学规律,以及乳化炸药的主要成分硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钙、氯化钠、氯化铵、油、乳化剂等物质对硝酸铵及乳化炸药的热分解特性的影响,并求出了混合前后体系的活化能E (kJ·mol-1),指前因子A (s-1)和反应级数n,也给出了各体系的起始分解温度(To/℃)、最高分解温度(Tf,/℃)以及绝热温升(ΔTab/℃)等。研究结果表明,硝酸铵是一种相对安全的物质,同时也是一种对杂质比较敏感的物质,不同的物质对它的热分解特性有不同的影响,在试验条件下,硝酸钙、氯化铵和氯化钠能显著降低硝酸铵的热分解稳定性;硝酸钠有利于提高硝酸铵的热稳定性;尿素能够增加硝酸铵的起始分解温度,有利于硝酸铵的热稳定性,而从动力学观点来看,尿素能够加快硝酸铵的热分解速率,对硝酸铵的热分解起到促进作用;油相材料和乳化剂都能加速硝酸铵的热分解速率,对其热分解具有促进作用,同时,在分解过程中有更多的气体产物,但分解过程相当复杂,而从起始分解温度来看,乳化剂方面,磷脂能明显降低硝酸铵起始分解温度,SP-80和聚异丁烯丁二酰亚胺则对硝酸铵的起始分解温度影响不大,油相方面,地蜡则明显不利于硝酸铵热稳定,石蜡和复合蜡则反之,提高了硝酸铵的热稳定性;上述物质对乳化炸药的热稳定性的影响,与对硝酸铵的影响具有相似性,但连续相和油相材料的影响相对下降,乳化剂的影响显著。本文在理论上综合借鉴了前人的研究成果,分析和研究了乳化炸药典型成分混合物热分解的动力学规律,实践上可以为解决实际生产和存储过程中出现的问题提出理论参考。
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