生物柴油对乳化炸药性能及热稳定性影响实验研究

作     者：杨策 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李洪伟

授予年度：2023年

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：生物柴油 乳化炸药 内相特性 热稳定性 爆炸性能 抗振动性能 

摘      要：乳化炸药是国内工程爆破中最常用的工业炸药,广泛运用于矿山开采、楼房拆除、爆炸焊接等各种领域。为探究生物柴油对两种常用乳化炸药的内相特性、热稳定性、爆炸性能以及抗振动性能的影响,本文通过改变生物柴油在体系中的质量分数,制备了5组传统包装型乳化炸药(后文简称传统乳化炸药)基质样品,4组现场混装乳化炸药基质样品,利用光学显微镜和激光粒度分析仪观察测量两种炸药基质样品的微观结构、内相粒子粒径以及分布;利用STA热分析仪检测了两种基质样品的热分解过程,利用Ozawa法、Kissinger法以及?atava-?esták法计算拟合了样品的动力学特征参数和最概然反应机理函数;利用测时仪法和铅柱压缩法测量了传统乳化炸药样品的爆速和猛度;利用变速振荡仪对现场混装乳化炸药基质样品进行振动干扰,采用显微镜观测样品在经历不同干扰时间后的微观结构变化,采用水溶法测定样品的溶失率变化。主要结论如下:(1)随着生物柴油含量的增加,传统乳化炸药基质样品的内相粒子粒径大小先增大后减小,内相粒子的分布均一性先增加后降低,生物柴油含量为油相材料的3%时效果最好;对于现场混装乳化炸药基质样品,当体系中存在生物柴油时,其内相粒子粒径普遍小于不含生物柴油的基质样品,粒子分布的均一性优于不含生物柴油的样品。(2)随着生物柴油含量的增加,两种乳化炸药基质样品的热稳定性皆呈现先提高后降低的趋势。对于传统乳化炸药基质,其反应机理随生物柴油含量的增加从边界相反应变为三维扩散后又变为边界相反应,其中生物柴油含量为2%的样品热稳定性最好;对于现场混装乳化炸药基质,其反应机理随生物柴油含量的增加从随机成核和随后生长变为三维扩散,其中生物柴油含量为20%的样品热稳定性最好。(3)当生物柴油的含量低于4%时,传统乳化炸药的爆炸性能变化较小,所制备的5组样品中爆速测定的最大值与最小值之差仅为42m/s,两种铅柱压缩比的极差仅为0.0029和0.0059,说明添加少量生物柴油不会对乳化炸药的爆炸性能产生影响。(4)生物柴油含量的变化会导致现场混装乳化炸药基质的抗振动性能产生差异,随着生物柴油含量的增加,现场混装乳化炸药基质样品的抗振动性能先提高后降低。随着振动周期的增加,基质样品的内相粒子粒径不断增大,出现奥氏熟化和聚合现象,同时样品的溶失率不断增加,其中生物柴油含量占油相材料20%的样品性能最好,含量占油相材料60%的样品性能最差。图[21]表[15]参[91]