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1、军事化学导论3 炸药及其爆炸作用,3.1 炸药的合成、发展及军用价值,3.1.1 概述,最早的炸药黑色火药，是由中国唐代（618907）的炼丹师发明的，最早的文字记载见诸于名医兼炼丹家孙思邈（581682）所著丹经内伏硫磺法。火药在唐代末期用于军事活动，立即显示出巨大的威力，后由蒙古人和阿拉伯人传入欧洲。 黑火药由硝石、硫磺、木炭三者组成。,黑火药的主要成分是：硝酸钾、硫、木炭： 2KNO3 + S + 3C = K2S + N2 + 3CO2 据测，大约4克黑火药着火燃烧时，可产生280升气体，体积可膨胀近万倍。由于爆炸时有K2S固体产生，往往有很多浓烟冒出，黑火药之名便由此而来,3.1.1
2、 概述,3.1.1 概述,（1）火药、炸药与烟火剂的功能 黑火药发展成为做功形式不同和组分不同的药剂，即火药、炸药和烟火剂。 火药主要用于枪炮弹丸的发射，炸药主要用于爆炸做功，烟火剂主要用于产生光、烟等效应。,3.1.1 概述,（2）含能材料的内涵 火药、炸药和烟火剂都是处于亚稳定状态的一类物质，其主要的化学反应是燃烧和爆炸。 重要特征： 它们是分子中有含能基团的化合物，或含有该化合物的混合物，或含有氧化剂、可燃物的混合物。这些含能基团可能是 CNO2、NNO2、ONO2、ClO4、NF2、N3、NN等。 它们的化学反应可以在隔绝大气的条件下进行。 他们的化学反应能在瞬间输出巨大的功率。,3.
3、1.1 概述,（3）炸药 炸药是在一定的外界作用下（如受热、撞击）能发生爆炸，同时释放热量并形成高热气体的化合物或混合物。,礼花源于焰火，焰火源于火药,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 合成炸药首次面世 1846年，意大利化学家索布雷罗(Ascamio Sobrero,1812-1888)将无水甘油慢慢地加到浓硝酸和浓硫酸混合物中，得到了硝化甘油，这是世界上合成炸药首次面世。,硝化甘油,硝化甘油是一种非常不稳定的化合物，稍为震动都会发生猛烈的爆炸，诺贝尔将硝化甘油与硅藻土混合，获得稳定、安全、威力强大的新式炸药。,3.1.2 19世纪
4、中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 合成炸药首次面世 1867年，瑞典化学家诺贝尔 (Alfred Nobel, 1833-1896)发现硅藻土可以吸收硝化甘油，被吸收的硝化甘油仍保持有爆炸性能，但敏感性大大降低，使用时用一个装有雷酸汞的雷管即可起爆，而在一般情况下可以比较安全的储存、运输和使用。,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 棉花发怒了 俄罗斯舜卞发现臭氧(O3) 舜卞把浓硝酸、浓硫酸的混合液倾注到碘、磷、硫、糖、纸张以及棉花等各种物质上面，结果是：糖变成了炭；普通纸张变成了羊皮纸；至于棉花
5、呢 棉花变成火药了！一种全新的、无烟的爆炸物。,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 超级轰炸 1884年，法国化学家、工程师P维埃利发明无烟火药。无烟火药燃烧后没有残渣，不发或只发少量烟雾，却可使发射的弹丸射程、弹道平直性和射击精度均有较大提高。无烟火药促进了连发火器的诞生。,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 羽毛能引起爆炸 雷酸汞 Hg(ONC)2. H2O,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 在炸药发明家中，最著名的
6、当属被誉为“现代炸药之父”的瑞典科学家、发明家和企业家诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel，18331896）。他在18621887年先后发明了达纳炸药、胶质达纳炸药以及特种达纳炸药。,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 苦味酸 1771年，英国人沃尔夫（Peter Woulfe）首次合成了苦味酸，它是一种猛炸药，又称黄色炸药。,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 TNT 被称为“炸药之王”的TNT是由威尔勃兰德（Joseph Wilbrand）在1863年发明的。
7、 2,4,6-三硝基甲苯(TNT),TNT （2,4,6-Trinitrotoluene）的分子结构示意图,3.1.2 19世纪中后期硝基化合炸药的合成及其对炸药发展的重要意义,（1）合成炸药首次面世 RDX 被称为“旋风炸药”的黑索金是德国人亨宁（Georg Friedrich Henning）于1899年发明的。 1,3,5- 三硝基-1,3,5- 三氮杂环己烷(RDX) （环三次甲基三硝铵），分子式为C3H6N6O6,3.1.3 20世纪初和中期各国使用的硝铵炸药,硝铵炸药是机械混合炸药的一种，一般是由氧化剂和可燃物组成，并按一定氧平衡混合而成。,爆炸物为硝铵炸药,膨化硝铵炸药,3.1.
8、3 20世纪初和中期各国使用的硝铵炸药,（1）第二次世界大战中，德、日采用的部分硝铵炸药 德军采用的部分硝铵炸药 阿莫纳尔：硝酸铵70%，TNT20%，铝粉10%，用做燃烧弹、航弹和迫击炮弹装药； 阿莫切克期：硝酸铵50%，TNT40%，黑索金10%，用做航弹、鱼雷装药。,3.1.3 20世纪初和中期各国使用的硝铵炸药,（1）第二次世界大战中，德、日采用的部分硝铵炸药 日军采用的部分硝铵炸药 硝那药：硝酸铵90%，二硝基苯10%，用于爆破炮弹装药； 安王药：硝酸铵51%，硝酸胍34%，黑索金15%，用于炮弹装药； 硝斗药：硝酸铵70%，TNT30%，用于炮弹、航弹装药。,3.1.3 20世纪初
9、和中期各国使用的硝铵炸药,（2）第二次世界大战中，美、苏采用的部分硝铵炸药 美军采用的部分硝铵炸药 DBX：硝酸铵21%，TNT40%，黑索金21%，铝粉18%，用于深水炸弹、鱼雷装药； Nitrostorch；硝化淀粉40%，硝酸铵37.7%，硝酸钡20%，又累0.8%，安定剂1.5%，用于爆破手榴弹装药。,3.1.3 20世纪初和中期各国使用的硝铵炸药,（2）第二次世界大战中，美、苏采用的部分硝铵炸药 苏军采用的部分硝铵炸药 基纳蒙(90/10)：硝酸铵90%，豆饼粉（或树皮粉）10%，用于120、82迫击炮； 基纳蒙(88/12)：硝酸铵88%，棉秆（或洋麻基）粉12%，用于120迫击炮
10、杀伤弹装药。,3.1.3 20世纪初和中期各国使用的硝铵炸药,（3）抗日战争时期我军采用的部分硝铵炸药 配方1：硝酸铵88%，木粉（谷糠粉）12%； 配方2：硝酸铵95%，酒精5%； 配方3：硝酸铵88%，木粉2%，细煤灰10%； 配方4：硝酸铵88%，二硝基萘12%。,3.1.4 炸药的迅速发展及其军用价值,（1）铵和硝酸酯化合炸药 硝铵化合炸药 它是由硝基(-NO2)与某些有机化合物中的氮原子相结合的化合物。 目前主要有黑索金、特屈尔、奥克托金和硝基胍。,3.1.4 炸药的迅速发展及其军用价值,（1）铵和硝酸酯化合炸药 硝酸酯化合炸药 是硝基通过氧与某些有机化合物中的碳原子相结合的化合物。
11、 作为炸药单独使用的有太安，其它多作胶质炸药、发射药、推进剂等等成分，如硝化甘油、硝化纤维素、硝化二乙二醇等。,3.1.4 炸药的迅速发展及其军用价值,（2）燃料空气炸药和含铝高威力混合炸药 燃料空气炸药 燃料空气炸药（Fuel Air Explosive）简称FAE，它是一种新的爆炸能源，不同于一般传统的炸药，是以挥发性的液体碳氢化合物或固体粉质可燃物为燃料，以空气中的氧气为氧化剂组成的不均匀（多相）爆炸性混合物，所装填的战斗部称为FAE战斗部，也称为云爆弹。 燃料空气炸药（FAE）的基本成分是由可燃剂和氧化剂组成的，与普通炸药不同的只是氧化剂全部或大部分利用了空气中的氧气。,3.1.4 炸
12、药的迅速发展及其军用价值,（2）燃料空气炸药和含铝高威力混合炸药 燃料空气炸药 燃料空气炸药（FAE）作为一类新型的武器弹药，经历了从最初的机载慢速投放的环氧烷烃或碳氢燃料，随后70年代开始研制，并已较成熟的高速投放的液态燃料，到目前方兴未艾的第三代FAE武器三个阶段。,3.1.4 炸药的迅速发展及其军用价值,（2）燃料空气炸药和含铝高威力混合炸药 燃料空气炸药 特点 能量高 分布爆炸 适宜破坏一些特殊目标 FAE原料来源丰富，生产工艺简单，价格便宜。,静爆威力,某燃料空气炸药爆轰瞬间,某航箭云爆杀伤战斗部的云雾爆轰过程,3.1.4 炸药的迅速发展及其军用价值,（2）燃料空气炸药和含铝高威力混
13、合炸药 含铝高威力混合炸药 含铝高威力炸药是将金属铝粉加到化合炸药中，而形成的高爆热、高爆温、高密度和爆速并不太高的混合炸药。 含铝炸药的配方多种多样。 钝黑铝炸药是由80%的钝化黑索金（黑索金95%+蜡5%）和20%的铝粉组成。 我国的梯黑铝炸药，爆速较高，由黑索金24%，TNT60%，粗铝粉13%，细铝粉3%相混合而成。,3.1.4 炸药的迅速发展及其军用价值,（3）高分子粘结炸药 是近期发展起来的新型高能炸药，是以粉状高能化合炸药为主体，添加粘合剂、增塑剂和钝感剂等成分组成。 主体炸药多用黑索金、太安、奥克托金等，其它成分多数是高分子化合物。,PBX炸药,已开展某水雷PBX装药研究，水下爆炸能量已达到2.1倍TNT当量以上，且工艺简单。 装填该塑性粘结炸药的弹药具有威力高，工艺性和使用性能更好，不仅能够满足海军水雷、鱼雷及深水炸弹等水中兵器中对高威力装药的需求，也可用于空军、陆军对高威力、高钝感度、高装药密度、低特征信号装药的需求。,PBX水下爆炸所形成的水柱,实验模拟弹,
