炸藥

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爆炸示範

炸藥Explosive material)是在一定的外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质[1]。一般情況下,炸药的化學物理性質穩定,但不論環境是否密封,藥量多少,甚至在外界零供的情況下,只要有較強的能量(包括但不限于由起爆药所提供)激發,炸药就會對外界進行穩定的爆轟式作。炸药爆炸时,能释放出大量的热能并产生高温高压气体,对周围物质起破坏、抛掷、压缩等作用。炸藥能以其不同的性質去分類,例如以其擴張的速率去劃分。一種物質如能產生爆轟(Detonation),即爆炸速度較音速要快的稱作「猛炸藥」;如只能產生爆燃(Deflagration),即爆炸速度慢於音速,即稱作「低速炸藥」。如以「爆感度」劃分,即可分作一、二及三類,如只需極少能量或壓力即可引爆的稱作「起爆炸藥」或「一級炸藥」(primary explosives),爆感度較低的即可稱作「傳爆炸藥」或「二級」及「三級炸藥」(secondary or tertiary explosives)。[2]

近代最知名的炸藥為矽藻土炸藥(Dynamite),這是諾貝爾在1866年所研發出來的安全炸藥。在此之前所流行的炸藥是硝化甘油,威力雖大但極不穩定,諾貝爾為此投身炸藥研究,矽藻土炸藥為其第一個成品。

種類[编辑]

八硝基立方烷[编辑]

八硝基立方烷(英文:Octanitrocubane,ONC)是一种新型高能炸药,分子式为C8(NO2)8,由立方烷的氢全部被硝基取代制得。它与三硝基甲苯类似,对震动的敏感度比较低,甚至用锤子砸也不会爆炸。

奧克托今[编辑]

奥克托今(HMX),也称奥克托金、奥托金,是现今军事上使用的综合性能最好的炸药,具有八元环的硝胺结构,命名为“1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷”,化学名“环四亚甲基四硝胺”。HMX长期存在于乙酸酐法制得的黑索金(RDX)中,但是直到1941年才被发现并分离出来。HMX的撞击感度比TNT略高,容易起爆,安定性较好,但成本较高。通常用于高威力的导弹战斗部,也用作核武器的起爆装药和固体火箭推进剂的组分。

特屈兒[编辑]

特屈儿(Tetryl),也称2,4,6-三硝基苯甲硝胺,是一种炸药,分子式为C7H5N5O8。纯品为白色无味晶体,但不纯或受光时会发黄。微溶于水。

六硝基六氮雜異伍茲烷[编辑]

2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷,简称六硝基六氮杂异伍兹烷HNIW,俗称CL-20,是具有笼型多环硝胺结构的一个高能量密度化合物分子式为C6H6N12O12,为白色结晶。它由美国的尼尔森(Nielson)博士于1987年首先制得,主要用作推进剂的组分。[3]

六硝基苯[编辑]

高氯酸銨[编辑]

高氯酸銨,或稱過氯酸銨,是一種白色的晶體分子式為 NH4ClO4,有潮解性。它通常可以用來制造炸藥烟火,由于分解产生大量气体,过去也用作火箭燃料,并用作分析试剂。

三過氧化三丙酮[编辑]

缩写TATP,又称“熵炸药”

六亞甲基三過氧化二胺[编辑]

六亚甲基三过氧化二胺(HMTD、六甲氧胺)是一种撞击感度很高的炸药,常用作起爆药,由Legler在1885年首先制得。[4]HMTD较稳定,起爆力超过雷汞苦味酸钾,但低于叠氮化铅。其制备方法简单,原料易得,曾用于矿井中的爆破,[5]但已被更稳定的特屈儿等炸药所取代。

目前HMTD大多用作自杀式袭击炸弹中,恐怖分子在伦敦七七爆炸案[6]2006年跨大西洋航机恐怖袭击阴谋[7]时使用的炸药中也可能含有HMTD。

硝酸銨[编辑]

硝酸銨是極其鈍感的炸藥,比安全炸藥c4更为鈍感。一支工業8#雷管(起爆c4只是用6#就可以了)都不足以起爆混合了敏化劑的硝酸銨。硝酸銨是最難起爆的硝酸炸藥,撞擊感度是:50kg鎚50cm落高,0%爆炸。相比起著名炸藥硝化甘油的200g鎚,20cm落高,100%爆炸的感度,可见硝酸铵的钝感。而且硝酸銨一旦溶於水,起爆感度更是大大下降,根本是人力不可能撞擊引爆的。

主要用作肥料及工業用和軍用炸藥。並可用於殺蟲劑冷凍劑氧化氮吸收劑,製造笑氣、煙火等。

HE[编辑]

三硝基甲苯[编辑]

2,4,6-三硝基甲苯(英文:Trinitrotoluene,縮寫:TNT)是一種无色或淡黃色晶體,溶點為354 K(80.9°C)。它帶有爆炸性,是常用炸藥成份之一,例如混和硝酸銨可成為阿馬托炸藥。它由甲苯经过硝化而製成。它的IUPAC命名是2,4,6-三硝基甲苯,由于本身为黄色晶体,所以與苦味酸同時世稱「黃色炸藥」。

精煉的三硝基甲苯十分穏定。與硝化甘油不同,它對於摩擦、震動等都不敏感。即使是受到枪击,也不容易爆炸。因此它需要雷管起動。它也不會與金屬起化學作用或者吸收水份。因此它可以存放多年。但它與強烈反應,生成不穩定的化合物。

每公斤TNT炸藥可產生420萬焦耳的能量[8]。值得注意的是三硝基甲苯比脂肪(38MJ/kg)和糖(17MJ/kg)释放更少的能量,但它會很迅速地释放能量,這是因為它含有可作為助燃劑,不需要大氣中的氧氣。而現今有關爆炸和能量釋放的研究,也常常用「公斤黃色炸藥」或「噸黃色炸藥」為單位,以比較爆炸地震行星撞擊等大型反應時的能量。

黑索金[编辑]

黑索金,或譯海掃更,是英文Hexogen的译称,化学名环三亚甲基三硝胺(cyclotrimethylenetrinitramine),缩写RDX ,一种軍用高能炸药

黑索金又名為旋風炸藥,化學式(CH2NNO2)3,白色,密度1.816/cm3。原設想用於醫藥,後來因為威力巨大(比硝化甘油強,是TNT的158%),被發展作炸藥用途。爆速達8750m/s,而且起爆容易,是綜合性極佳的炸藥。此外,還用作毒鼠藥。1899年德国在发表的专利中首次叙述制造黑索金,当时并没有提出作为炸药而是推荐作为医用药物,后来的发表的专利中提出了用于制造无烟发射药。[9]

PLX[编辑]

PYX[编辑]

PBX[编辑]

塑膠炸藥[编辑]

C3[编辑]

C4炸藥[编辑]

C4炸药('C-4 explosive)是可塑炸药的一种。属于“C”系列炸药(有C1-6各种配方),成分不定,常出现在电影电视中。它的爆炸当量为1.34。当密度为1.59g/cm3时,C4爆速可达8040m/s。在77摄氏度贮存时不渗油,在-54至77摄氏度时保持可塑性。

C4炸药由爆炸物、塑料粘合剂、可塑剂以及标签剂(taggant)如2,3-二甲基-2,3-二硝基丁烷(DMDNB)组成。其中爆炸物为RDX旋风炸药),大约占总重的91%。可塑剂通常为己二酸二辛酯癸二酸二辛酯(5.3%),粘合剂为聚异丁烯

C4炸藥的穩定性非常高,只能結合引爆劑以電雷管引爆。即使受到槍擊也不會被引爆,被放到火中也只會慢慢地燃燒。越南战争时,士兵在巡逻期间曾通过点燃C4炸药来给自己取暖。[10]

Semtex[编辑]

TATB[编辑]

PETN[编辑]

季戊四醇四硝酸酯(PentaErythritol TetraNitrate,簡稱PETN,又Penthrite)是已知最強烈的炸药之一,其相對有效指數(R.E. factor)達1.66。由於它是一種比TNT對撞擊及摩擦更敏感的炸藥,所以一般不會單獨使用,而是與其他材料配合使用。一般來說,PETN主要用於地雷的藥引,用以在受壓時燃點其他穩定性較高的炸藥。

Torpex[编辑]

铝末混合炸药(Torpex)是比TNT更强50%的次级炸药(secondary explosive),[11]。Torpex是由42%的RDX、40%的TNT和18%粉混合而成,它自1942年下半年起用于第二次世界大战,其名称来源于鱼雷( 'Torpedo)炸药(Explosive')的缩写,它原来是为了用于鱼雷而开发的。 Torpex在水下军火开发上发挥了重要作用。

四疊氮甲烷[编辑]

疊氮化鉛[编辑]

叠氮化铅(Pb(N3)2))是一种炸药,为有毒的晶状固体。

叠氮化铅感度很强,通常在水和绝缘橡胶容器中储存。从约150mm的高度落下,或7mJ的静电放电都会导致它的爆炸。爆速大约为5.18km/s,可用作引爆其它炸药,密度4.71 g/cm³,通常为白色至淡黄色的粉末。

疊氮化銀[编辑]

叠氮化银(化学式AgN3),白色固体,难溶于水和碱液,可溶于稀硝酸,具爆炸性。

叠氮化铜[编辑]

有毒,遇酸分解为叠氮化氢。黑棕色粉末或晶体。比重为在25摄氏度时2.604。爆炸温度为215℃。属高感度炸药。很难溶于水,但微溶于酸(包括醋酸)和液氨。在空气中加热则迅速分解为氮气。容易被水合肼溶液还原为叠氮亚铜。潮湿时无爆炸危险,干燥时或用乙醚润湿时对摩擦极敏感。置于火焰中发生爆炸,其起爆剂爆炸能力比叠氮化铅强6倍,比雷汞强450倍。

雷汞[编辑]

雷酸汞顏色因為製造比率不同而變因,有灰、灰白、淡黃白等色。純的雷汞屬於淡黃白色。雷酸汞為较为敏感又猛烈的爆藥,微受碰撞、摩擦或與燃燒體、加熱體互相接觸,即發生爆炸,故用於起爆用藥。有毒,制备过程和爆炸时放出的气体都有毒性,故雷汞目前已被更稳定的起爆药所代替,如叠氮化铅斯蒂芬酸铅二硝基重氮酚等。

黑火藥[编辑]

火藥又被稱為黑火藥,是一種早期的炸藥。現在雖然已經被無煙火藥三硝基甲苯等炸藥取代,但是現在還有生產以作为煙火鞭炮、模型火箭以及仿古的前鏜上彈槍枝的發射藥使用。

苦味酸[编辑]

苦味酸、2,4,6-三硝基苯酚是炸药的一种,缩写TNPPA,纯净物室温下为略带黄色的结晶。它是苯酚的三硝基取代物,受硝基电子效应的影响而有很强的酸性,名字由希腊语的πικρος—“苦味”得来,因其具有强烈的苦味。其难溶于四氯化碳,微溶于二硫化碳,溶于热水、乙醇、乙醚,易溶于丙酮、苯等有机溶剂。

干燥的苦味酸敏感度较低,仅略高于TNT,储存和运输都比较安全。但是某些苦味酸盐的感度较高,因此储存苦味酸必须用非金属容器,装于弹体中的苦味酸必须经过严格的干燥,以阻止苦味酸腐蚀金属,生成高感度的盐。

苦味酸的氧平衡为-45.39%,爆发点320℃(5s),当密度为1.70g·cm-3时,爆热和爆速分别为4.52MJ·kg-1和7.35km·s-1;密度为1.72g·cm-3时,爆压为26.5GPa,爆温约3000K,爆容约680L·kg-1。撞击感度24%-36%,对摩擦不敏感。做功能力为315cm3(铅孔扩张值),等效105%TNT当量;猛度16mm(铅柱压缩值),等效103%TNT当量。[12]

矽藻土炸藥[编辑]

矽藻土炸藥(英语Dynamite)又稱為黃色炸藥,是瑞典科學家阿爾弗雷德·諾貝爾於1866年發展出的一種炸藥。主要成份是硝化甘油木屑(或是任何可以吸附液體的物質)、硝石碳酸鈣混製而成。諾貝爾最初使用矽藻土(Diatomaceous earth) 又名 (diatomite)作為吸附硝化甘油的物質,在1867年諾貝爾得到矽藻土炸藥的專利權。

B炸藥[编辑]

B炸药在美国以及西欧国家的军火中非常常见,是从二战初期直至1950年的标准爆炸物,直到一种更安全的炸药开始逐渐取代它的位置。[來源請求] 一些 NATO的军火商,例如Mecar[13] 依然在使用B炸药制造产品。

B炸药与Cyclotol相似,后者有着更高的RDX含量(接近75%)。

硝胺炸藥[编辑]

硝化甘油[编辑]

硝酸甘油(Nitroglycerin),又稱硝酸甘油酯、三硝酸甘油酯、三硝酸丙三酯,是甘油的三硝酸酯,是一种爆炸能力极强的炸药。1847年由都灵大学的化學家索布雷洛(Ascanio Sobrero)發明。常有人誤解「硝酸甘油」是瑞典化學家阿爾弗雷德·諾貝爾(Alfred Bernhard Nobel)發明的,事實上諾貝爾只是當時最大的硝酸甘油製造商,讓他致富的是在1866年利用硝酸甘油發展出的矽藻土炸藥(Dynamite)。

硝化纖維[编辑]

硝酸四氨合铜(Ⅱ)[编辑]

相關條目[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 辞海》缩印本,1999年版,1888页。
  2. ^ 二業炸藥專用術語. 福建省工程爆破協會. [2013-07-03]. 
  3. ^ The Chemistry of Cubane
  4. ^ Legler, L. Ber. 1885, 18, 3343-3351.
  5. ^ Taylor, C. A.; Rinkenbach, W. H. Army Ordnance 1924. 5, 463-466
  6. ^ "London bombers used everyday materials" Reuters, August 4, 2005, retrieved April 16, 2006
  7. ^ Van Natta Jr., Don; Elaine Sciolino, Stephen Grey. In Tapes, Receipts and a Diary, Details of the British Terror Case. New York Times. 2006-08-27 [2006-10-12]. 
  8. ^ Babrauskas, Vytenis. Ignition Handbook. Issaquah, WA: Fire Science Publishers/Society of Fire Protection Engineers. 2003: 453. ISBN 0-9728111-3-3. 
  9. ^ 火药 炸药. cast.org.cn. 2008-04-10 [2009-6-24]. 
  10. ^ DavidPye Website
  11. ^ Hellions of the Deep, p.183
  12. ^ 欧育湘等. 《炸药学》. 北京理工大学出版社. 2006.1: 178. ISBN 7-5640-0475-4. 
  13. ^ Mecar website