学文网摘要：本文通过分析炸药安定性检验的重要性，详细阐述了炸药安定性试验方法的现状，并对未来炸药安定性试验方法发展趋势进行了分析。
关键词：炸药；安定性；试验方法；发展趋势
中***分类号：C33 文献标识码：A 文章编号：
1.炸药安定性检验的必要性
炸药安定性的好坏是衡量炸药安全性、可靠性等指标的重要示性数之一。炸药的安定性是指炸药在储存条件下保持其物理性质和化学性质变化不超过允许范围的能力,其目的是使炸药经过一段时间的储存后不发生物理化学性能明显的变化,保证炸药物理化学性能的稳定性,并在储存期间不发生意外的燃烧或爆炸事故。无论是新制成的炸药还是在储存期间的炸药都必须按照规定进行安定性试验,以判定其安定性的好坏,并用以估算它们可以保存的期限。因此,炸药的安定性试验,是关系到生产、运输、储存和使用安全的一项十分重要的工作。试验方法是解决问题的有效手段,但不同的研究方法各有优缺点。因此， 研究安定性问题时,试验方法的选择很重要。
2.炸药安定性研究现状及发展趋势
炸药的安定性试验主要是检测它的化学安定性。世界各国都发展了一系列检测技术,其目的是确定炸药的安全储存寿命。这些方法的原理基本上都是一样的,即基于安定剂或者硝酸酯火药分解,测定自动催化加速或者氧化氮加速生成的转折点所对应的时间,以此来表征炸药的安定性。目前研究炸药安定性的方法主要有以下几种:
2.1测量分解气体的安定性试验
该实验是利用测压仪器测量炸药分解反应产生的气体产物,以得到一定温度和一定时间内放出的气体产物的量或压力随时间变化的情况。目前,这类方法主要有维也里试验、阿贝尔试验、甲基紫试验、布氏计试验、真空安定性试验等。
一直以来,真空安定性试验被普遍用于测定推进剂的热安定性及推进剂和其他材料的相容性。近几年的国内外报道资料显示,真空安定性试验装置有了很大的改进。。以内置微型压力传感器和温度传感器为特征的动态真空安定性(DVST)方法和测量数据的处理方法,为研究含能材料的安定性、相容性、长储寿命提供了一种新的技术途径。DVST记录了热分解反应过程中的时间、温度、压力数据,为后续的非等温过程及等温过程相关动力学处理提供了重要的依据,使得真空安定性试验的应用范围得以扩大。但是,DVST也有显而易见的缺点,如只有气体演化过程的结果可以测定,而在试验标准中对推进剂的安全性能同样重要的气体迁移和吸收的过程则没有考虑到。
2.2检测安定剂及其衍生物含量或消耗量的安定性试验
目前,许多国家用安定剂消耗50%作为安全贮存标准,当出现安定剂的三硝基衍生物时,火药储存寿命终结,应立即销毁。检测安定剂及其衍生物含量或消耗量的安定性的方法包括溴化法、裂解气相色谱法、薄层色谱法、高压液相色谱法。尤其用裂解气相色谱法验收火药,灵敏度高、快速,可以及时地发现产品之间的差别。
裂解气相色谱(PyCC)是裂解技术与色谱技术的结合,通过快速加热样品,使之迅速裂解成可挥发的小分子,并直接用气相色谱分离和鉴定这些裂解碎片,最后从裂解产物色谱***的特征峰来推断样品的组成和结构。该法具有样品用量少(mg或阴级)、分离效率高、分析速度快(几分钟至几十分钟)以及样品无需事先纯化、样品的物理状态不限等优点,完全可以定性鉴定、定量分析火炸药及聚合物添加剂,能研究聚合物的结构与性能的关系,研究火炸药热稳定性和热分解行为,研究推进剂的优化配方问题，且重复性满足要求,是鉴别火炸药的一种行之有效的方法。气相色谱技术和其它技术(MS,FTIR,计算机)的联用扩大了其应用范围,是今后分析测试的一个发展方向。裂解气相色谱法由于它的简便、快速、高效、样品用量少、检测限低等优点在火炸药领域中的应用日趋增多,可发展成为与其它分析测试手段互相补充的必不可少的测试方法。
2.3测定炸药放热过程和速度的试验
近年来,人们常采用差热分析(DTA)、差示扫描量热仪法(DSC)、微热量热仪法和加速量热仪法(ARC)研究炸药的安定性。过去人们研究炸药的安定性常采用DTA或DSC, 但由于DTA或DSC使用的样品量仅几毫克,测试结果难以具有代表性；而且这些测试方法都采用程序升温的方式加热样品,随着加热速率的增大,整个峰(包括起始温度和峰值)都向较高的温度偏移,因而这两种方法对物质热分解起始温度的判定带有一定的随意性；而且这几种方法均不能给出热分解过程中压力和温升速率随分解时间的变化,也无法测得低温时的慢分解反应。
目前使用越来越广泛的加速量热仪法(ARC)则克服了上述不足。ARC测试可使用较大的样品量，热探测敏感性高，能够将试样维持在绝热条件下,测得反应过程的温度变化及升温速率,为研究化学动力学参数及速率方程提供基础数据。由于试样处于绝热状态,它不受加热速率的影响,只与化学反应本身的特征有关。因此,用ARC进行动力学研究,从原理上比DTA和DSC更能反映试样的真实情况，更能全面有效地评价火炸药的热稳定性、热安全性和相容性。
微热量热仪法也是一项很有成效的方法,它在较低温度下测量炸药分解过程中的热流量及在混合体系中物质轻微变化的热流值,灵敏度高,代表性强,可模拟环境的气氛,如湿度和反应性气体,使得试验条件更接近药剂实际存放环境。研究水分含量对推进剂热安定性的影响,采用C80微量热仪分析2种推进剂以及它们与水混合物的热力学和化学动力学参数,在此基础上推测了2种推进剂的分解机理。结果发现,含水双基推进剂的热分解机理通过氢质子的转移随水分含量的变化而变化,水在其中起到了物理和化学的双重作用；含水多硝基酯的热分解机理由于释放出过量的甲醛而不变,水在其中仅是外部的一个物理因素。采用微热量热法研究相对湿度、颗粒大小及有效氧含量对炸药安定性的影响。其中,有效氧是通过改变空气中氧气的含量或填料程度来调整的。结果发现,有效氧的含量影响反应速率和生成热；相对湿度的增大引起生成热的增加。
2.4失重法测定炸药热分解时的失重量
炸药热分解时形成气体产物,本身质量会相应减少,失重法通过测量炸药试样失重的多少从而了解炸药热分解的情况。失重法主要包括100℃加热法、75℃加热法和热重分析(TG)。
热重分析法是在程序温度下，测量物质的物理性质与温度或时间关系的一类技术。它是目前测定炸药热作用下热行为的主要手段，可以对炸药的反应动力学进行研究，根据动力学参数及炸药在各种温度下的热行为，探讨和确定炸药在研制、生产和使用中的最佳工艺条件和环境条件，为确保这些过程的安全性、可靠性提供重要的实验和理论依据。
3.结束语
影响炸药安定性的因素很多,简单地从某一方面来分析其安定性不够全面,只有从多个方面综合地分析,才能较准确地确定炸药的安定性。目前,虽然有许多试验方法可供选择,但单独使用一种方法来对所有的炸药进行安定性评价很困难,需
将多种方法结合起来,才能作出有效的判定。现有炸药安定性的测定方法各有利弊,进行测定时应选择适当的试验方法,以提高预测结果的可靠性。尽管因试验原理、测试技术和数据处理技术的限制给试验结果带来了一些误差,但随着试验技术、计算机技术的不断提高,终会使试验结果更加准确,预测速度更加快捷。
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