本文应用质量守恒,动量守恒,和Rankine-Hugoniot方程,获得爆速D和能量传递于金属的Gurney速度((2E_g)^1/2)之间的经验关系式: (2E_g)^1/2=G×(D/(γ_CJ+1))。综合了影响绝热指数γ的因素:如初始密度ρ_o,化学结构等,提出了估算γ的经验关系式: γ_CJ=1.25+(1.42ρ_o)/(1+0.27ρ_o)+0.1×n 式中:G为葛尼系数(本文取G=1.32);P_o初始密度;n结构式中含有O=C<羰基个数。应用本文经验公式,估算(2E_g)^1/2,E_g,I_s值与实测值良好地吻合,可供预示高能炸药性能依据之一。

炸药在极短时间内爆炸,释放出大量的化学能,推动周围介质做功,这是炸药的重要性能之一,也是炸药在武器和工程爆破中获得广泛使用的原因。因此,如何从理论和实验上研究炸药的爆轰性能,确定炸药在各种不同装置中输出的能量,从而确定炸药在某种特定装置中的能量指标,则是一个很有价值的课题。众所周知,炸药输出的能量大小与装药和爆炸装置的几何构形有关。W. C. Davis在这方面做了较详细的分析。

炸药的爆速是衡量炸药爆轰性能的一项主要参数,也是目前唯一能准确测量的一项参数。因此,在对不同炸药的爆轰性能进行比较和评定时,首先就要考虑对爆速进行比较;在设计新的混合********时,要了解各种附加剂对炸药爆轰性能的影响;在研究炸药爆轰机理时,要了解各种物质在爆轰过程中的行为;所有这些工作都需要研究和比较不同炸药的爆速,但是只有遵循正确的比较方法才能得到合理的正确结果。

由于许多爆轰参数的计算,都需要炸药密度这个数值,所以对炸药密度估算方法的研究,在近些年来得到国内外炸药工作者的密切重视。我国的炸药工作者较早地在这方面进行了大量的工作,从70年代初期开始,就逐步建立了炸药密度计算的克分子折射度法。和结晶化学法等,除阐明这些计算方法的实质外,对炸药密度和分子结构之间的关系也进行了初步的探讨,这对我国火炸药的合成和设计工作起到了一定的促进作用。

对于全部理想炸药,提出了一种理论最大密度下的爆速和因子F之间的简单经验线性关系,而因子F仅取决於炸药的化学组成和结构。这些炸药包括硝基芳香族化合物、环状和链状硝胺、硝酸酯和脂肪族硝基—硝酸基化合物,以及无氢炸药、无碳炸药和富氢炸药。在估算了爆速的64种炸药中,95%的炸药,其计算值与实测值的偏差在5%以内,98%的炸药在7%以内。唯独硝基甲烷严重地偏离计算爆速(-13%),全部炸药的绝对误差是±2.3%。

在不同的外界作用影响下引发爆轰时,在炸药中就激发起不同的化学变化。并且由于作用的特点不同,引爆的临界条件也可以由不同的因素所决定。因此通常对炸药的感度问题采用纯经验的方法,即在某些标准条件下根据任何一个间接的指标来决定爆轰引发的临界条件。在测定撞击、摩擦、冲击波引爆等感度时采用的就是这种方法。这些试验得到的结果具有一定的价值,但是它们仅是近似地评价了不同炸药的感度,因为实际上永远也碰不到这些实验中所采取的条件。

在实验研究中常常涉及到在实践中不能测量的连续变量。例如,在试验炸药的冲击感度时,通常的方法是从不同的高度把重锤投向同一种炸药的一定量的样品,在某些高度,样品将爆炸,而另一些高度不爆炸。因此,可以想象,对应于每一个样品有一个临界高度,当从大于这个高度的地方投下重锤时,样品将爆炸,而从小于这个高度处投下重锤时,样品将不爆炸。从而样品的总体由一个不能测量的连续变量—临界高度—所刻划。我们能够做到的只是任意选择某一个高度,并且对于一个给定的样品确定其临界高度小于还是大于所选择的高度。

有机高能炸药的冲击感度是在落锤冲击下产生温度变化时所发生的热分解过程速率的基函数。对于具有相似分解机理的各种炸药来说,可认为在50%爆炸落高(取对数)和氧平衡值OB₁₀₀之间存在一种统计意义的线性关系(感度/组成趋势)。此外表明,在芳环上含有αC—H键的多硝基芳香族炸药感度比不含αC—H键的炸药要高。这些结果与TNT热分解产物所指出的分子内和分子间的氧化,首先进攻的位置是在αC—H键上的结论是一致的。

炸药的性能既是爆轰波阵面附近所释放的峰值能量的函数,又是泰勒(Taylor)波期间释放的余能的函数。爆轰波阵面和膨胀之间能量的相对分配以及膨胀中能量释放的速率可能受化学动力学过程或扩散过程的支配。爆轰量热法已是研究这些过程所用的主要实验方法。对硝铵(AN)和梯恩梯(TNT)的一些配方,确定了总的能量释放;也确定了膨胀等熵线上一点或一个区域爆轰产物的定量分析。在这些配方中,组份和AN的颗粒大小都是变化的。为进一步洞察反应区中或其附近发生的反应,对选用的炸药也应用了同位素示踪法。在一种理想均质炸药中,做了类似的实验。

在爆轰量热计中测定了TNT的爆热及爆轰产物。得到了密度为1.53克/厘米³无外壳装药和以金、硬质玻璃及铝矾土为重外壳装药下的值,也得到了密度为1.0克/厘米³无外壳装药及以金、食盐为重外壳装药的值。报导了由TNT生成热及观察的产物所计算的爆热。材料回收与根据以前的经验所预言的结果是一致的。

活性物质的生成热是评价爆炸、燃烧性能的一个重要因素。不过,为了求得生成热而测定其燃烧热常是危险的,因此,采用推算生成热的方法是有价值的。我们已知,作为推算化合物生成热的一种方法是基于经验的加和性规则。但是,由于它是经验的,所以是有缺点的。如对含有无实测值基团的化合物,特别是重氮化合物等就不能计算,还有难于考虑的分子内相互作用等问题, 另一方面,有可能使用考虑到全部价电子的半经验分子轨道法来推算生成热。特别是迪乌尔(Dewar)的MIDO法,是以正确推算生成热为目的的方法,经验因素很少,可以弥补加和性规则产生的缺点。因此,本文作者使用1975年发表的MINDO/3法(即MINDO法的最后阶段),推算了几种爆炸化合物的生成热,并与实测值及用加和规则得到的推算值进行了比较。其结果表明,用加和规则的推算值与实测值非常一致。从单位重量生成热的比较来看,在某种程度上,用MINDO/3法预测和评价炸药爆炸危险性是可能的。

80年二○四研究所已合成了一种新型耐热炸药。经元素分析,分子虽测定和红外、紫外、核磁共振光谱鉴定,确认为1、3、5-三(2’、4’-二硝基苯氨基)-2、4、6—三硝基苯。

基于四嗪环的含氮量高,密度大,爆炸产物生成气体分子多,有助于爆速与爆压的提高。我们为此设计合成了3、6—二(β、β、β—三硝基乙氨基)—1、2、4、5—四嗪。经过元素分析、分子量测定、红外光谱鉴定,确定其结构式为:该炸药是采用氨基硫脲与碘甲烷为原料,先制成为硫甲基氨基脲氢碘。而后在水介质中滴加过氧化氢,控制反应条件制得对称二氨基四嗪(结晶)。

在国内外开展的炸药爆热测试研究工作中,样品的外壳对于炸药爆热值有明显的影响。也们曾采用过黄铜、黄金、玻璃等材料作为炸药柱的外壳。其中,黄铜能与某些爆炸产物发生化学反应而影响测试结果;而使用黄金又十分昂贵,为此204所首次进行了使用陶瓷外壳的研究工作,经过一年多的工作,八○年已在JR—2型绝热量热计中测定炸药爆热获得较好的效果。

五机部科学研究院子一九八一年一月十五日至十八日在北京召开了奥托金炸药合成及应用研究会议。参加会议的有五机部有关局、院、专业研究所、院校、工厂以及七机部、二机部、化工部有关单位共43名代表。会议交流了奥托金炸药合成工艺及应用研究情况。协调下一步有关科研与生产工作,并促进奥托金在武器装备上能广泛地得到应用。会议共收到学术论文及技术报告十七篇,其中合成研究的四篇,工艺研究的五篇,基础理论研究的三篇,以及应用研究的五篇。

由美国防卫装备协会材料与加工部联合举办的这次会议,于1980年10月14日—10月16日在美国弗吉尼亚州举行,主办单位是雷德福陆军弹药厂。我国亦有两名代表参加该会议。这次会议分五个会议组,分别在三天进行。