撓性炸藥生產(chǎn)中的靜電消除

李 巍，郭 昕，南 海

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撓性炸藥生產(chǎn)中的靜電消除

李 巍，郭 昕，南 海

（西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安，710065）

為了消除撓性炸藥生產(chǎn)中的靜電危害，采用增大物料溫度，添加石墨、鋁粉、表面活性劑的方法。通過(guò)對(duì)撓性炸藥碾壓工藝中的靜電電壓進(jìn)行測(cè)試，表明添加0.5%~1.0%的表面活性劑A可較好地解決撓性炸藥在生產(chǎn)中的靜電問(wèn)題，提高撓性炸藥生產(chǎn)安全性。

撓性炸藥；表面活性劑；靜電；摩擦

撓性炸藥是一種強(qiáng)度高、韌性好的新型混合炸藥。由于其產(chǎn)品類似于橡膠和軟質(zhì)塑料制品，具有可彎曲、可折疊、爆速調(diào)節(jié)范圍寬的特點(diǎn)，使得其在軍民品各個(gè)領(lǐng)域用途非常廣泛，主要用于制造導(dǎo)爆索進(jìn)行水下、地面排雷、戰(zhàn)斗部傳爆，還可用于高空火箭分離、油田深井爆破器材和金屬爆炸成型加工等。撓性炸藥在生產(chǎn)中需要經(jīng)過(guò)混料、碾壓等工序，而撓性炸藥中的主炸藥（RDX、PETN、HMX等）和高聚物粘結(jié)劑都是高絕緣材料，體積電阻均在1 010Ω·cm以上[1-2]，極易產(chǎn)生電荷聚積；尤其在碾壓工序中物料需經(jīng)過(guò)多次反復(fù)摩擦、剪切，測(cè)試表明其靜電電壓已超過(guò)200kV，經(jīng)常出現(xiàn)靜電發(fā)火，并伴有藍(lán)色靜電弧光現(xiàn)象，使得撓性炸藥在碾壓過(guò)程中多次引發(fā)著火事故。因此，研究和解決撓性炸藥在制備過(guò)程中存在的靜電危害問(wèn)題已非常迫切。

為了減少和消除靜電，國(guó)內(nèi)外普遍采取設(shè)備接地，增加工房相對(duì)濕度，所用工具均為導(dǎo)靜電制品，操作人員穿導(dǎo)靜電工作服等[2]措施，但這些辦法都不能有效地降低撓性炸藥碾壓工序中靜電的產(chǎn)生和聚積。筆者通過(guò)表面噴水，配方中添加導(dǎo)電材料、表面活性劑方法，對(duì)撓性炸藥制造過(guò)程中的靜電消除效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1 靜電電壓測(cè)定

撓性炸藥試樣由82%～90％主炸藥（RDX、PETN）和10%～18%高聚物粘結(jié)劑組成，通過(guò)ES101型防爆靜電電壓測(cè)量?jī)x對(duì)撓性炸藥試樣在加工過(guò)程中的靜電進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量?jī)x量程范圍為0 ~200kV，精度0.1kV。

為了對(duì)比，用該靜電電壓測(cè)量?jī)x對(duì)撓性炸藥碾壓工序中的物料、PBX造型粉篩藥過(guò)程中的物料、衣物摩擦?xí)r產(chǎn)生的靜電電壓分別進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 靜電電壓的測(cè)量結(jié)果

Tab.1 The measurement results of electrostatic voltage

從表1可以看出，衣物摩擦所產(chǎn)生的靜電電壓最大為0.6kV，該靜電電壓經(jīng)常會(huì)使人體感到觸痛、發(fā)麻。PBX造型粉篩藥工序是一道危險(xiǎn)性較大的工序，但從表1可以看出，撓性炸藥碾壓過(guò)程中產(chǎn)生和聚積的靜電電壓遠(yuǎn)高于PBX造型粉篩藥工序中的靜電電壓，說(shuō)明撓性炸藥碾壓工序的危險(xiǎn)程度是非常大的，對(duì)操作人員的人身安全造成了極大的威脅。

2 消除靜電的方法

2.1 增大物料濕度

增大環(huán)境濕度和設(shè)備接地對(duì)于導(dǎo)走炸藥自身產(chǎn)生的靜電是相當(dāng)困難的，只有將導(dǎo)電物質(zhì)加入到物料中，才能使得炸藥在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電及時(shí)導(dǎo)走。水是一種物美價(jià)廉的導(dǎo)電物質(zhì)，當(dāng)水附著在炸藥表層時(shí)，可以起到泄漏炸藥?kù)o電電荷的作用。當(dāng)炸藥片碾壓到一定程度后，筆者采用對(duì)藥片表面噴水、使藥片增濕的辦法降低靜電壓。通過(guò)這種方法可使靜電電壓從高于200kV降至0V，但再經(jīng)過(guò)連續(xù)幾次反復(fù)碾壓后，隨著水不斷的減少，靜電電壓又逐漸由低向高恢復(fù)至200kV以上。所以，對(duì)物料噴水的方法解決不了撓性炸藥?kù)o電電壓的問(wèn)題。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)增濕后撓性炸藥產(chǎn)品容易出現(xiàn)裂紋及分層等現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，甚至影響了撓性炸藥的爆轟性能。

2.2 添加石墨和鋁粉控制靜電

石墨和鋁粉是混合炸藥中常用的添加劑，有一定降低靜電的效果，但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入5％的石墨仍不能有效地降低撓性炸藥碾壓工序中的靜電壓。鋁粉也可以使靜電電壓降低，但效果不明顯，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 幾種抗靜電劑的試驗(yàn)結(jié)果

Tab.2 Test results of some antistatic materials

2.3 用表面活性劑控制靜電

表面活性劑是一種分子內(nèi)雙親結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，它具有在表面吸附、定向排列的基本性質(zhì)，可起到降低絕緣材料的表面電阻率、體積電阻率，從而增加導(dǎo)電率、防止靜電聚積的作用。在試驗(yàn)中，主要選擇了兩種陽(yáng)離子型的表面活性劑A、B等進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2中可以看出表面活性劑A和表面活性劑B都有較好的抗靜電效果。但表面活性劑B的pH值為8～9，顯堿性，它與撓性炸藥中PETN、RDX等不相容，不宜選用。表面活性劑A的pH值為4～6，其與PETN、RDX等相容性良好，所以表面活性劑A是撓性炸藥理想的抗靜電劑。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 表面活性劑A對(duì)撓性炸藥?kù)o電電壓的影響

一般來(lái)說(shuō)，撓性炸藥的主炸藥是PETN、RDX等，其起爆感度較高，因此，選擇PETN、RDX作為主炸藥，其含量控制在82％～90％，當(dāng)加入0.4％表面活性劑A時(shí)，撓性炸藥在碾壓工藝中的最高靜電電壓測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 撓性炸藥生產(chǎn)中靜電電壓測(cè)試結(jié)果

Tab.3 Electrostatic voltage test results during flexible explosive production

從表3可以看出，不同種類主炸藥（PETN、RDX）以及不同含量的主炸藥所測(cè)得的靜電電壓相近，它既不隨炸藥起爆感度增高而升高，也不隨炸藥含量的高低而增減。分析認(rèn)為在撓性炸藥中炸藥含量降低，則高聚物粘結(jié)劑會(huì)相應(yīng)增加，炸藥和高聚物粘結(jié)劑都是高絕緣物質(zhì)，所產(chǎn)生和聚積的靜電電壓基本維持不變。因此，下面的試驗(yàn)以82％RDX的撓性炸藥作為試驗(yàn)樣品。

3.2 表面活性劑A加入量與撓性炸藥?kù)o電電壓的關(guān)系

通過(guò)百克量小試驗(yàn)測(cè)得撓性炸藥碾壓工藝中最大靜電電壓，見(jiàn)表4。

表4 表面活性劑A加入量對(duì)撓性炸藥?kù)o電的影響

Tab.4 Effect of surface active agent dosage on electrostatic of flexible explosive

從表4可以看出，表面活性劑A對(duì)降低撓性炸藥?kù)o電壓有明顯的效果，當(dāng)加入量為0.4％～0.5％時(shí)，在0cm處測(cè)得最大靜電電壓為1.7～1.8kV，加入量為1.0％時(shí)測(cè)得靜電壓為0.1kV。

3.3 試驗(yàn)藥量與表面活性劑加入量的關(guān)系

分析認(rèn)為，由于碾壓工藝中的摩擦、剪切作用，靜電危險(xiǎn)會(huì)隨著操作中物料的增加而加大。為此，又分別進(jìn)行了100g、300g、1 000g、3 000g藥量的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。從表5可以看出，物料的靜電感度隨藥量的增加而增大，要達(dá)到同樣的抗靜電效果，表面活性劑用量也隨之增大。當(dāng)表面活性劑A用量超過(guò)1.0%時(shí)，碾壓工藝中靜電電壓不再隨藥量的增加而增加。

表5 試驗(yàn)藥量增大時(shí)表面活性劑的加入量

Tab.5 The dosage of surface active agent with the increase of explosive mass

4 結(jié)論

（1）撓性炸藥制造過(guò)程中的靜電電壓隨藥量增加而增加，最高靜電電壓超過(guò)200kV，存在靜電火花引發(fā)燃爆事故的可能性。

（2）采用表面噴水、配方中添加石墨、鋁粉可消除撓性炸藥制造過(guò)程中的靜電，但加入量較高反而會(huì)影響到炸藥性能，不宜采用。

（3）加入陽(yáng)離子型的表面活性劑A有較好的抗靜電效果，用量為0.5％～1.0％即可。

[1] 呂春緒.表面活性理論與技術(shù)[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1991.

[2] 李德晃,徐娟珍.高聚物粘結(jié)炸藥的靜電控制[J].含能材料，2000,8(4):181-183.

Static Electricity Elimination during the Flexible Explosive Production

LI Wei，GUO Xin ,NAN Hai

（Xi’an Modern Chemistry Research Institute，Xi’an，710065）

In order to eliminate the static electricity existing in the flexible explosive production, the measures such as increasing the humidity of material, adding black lead, aluminum powder and surface active agent, were adopted, as well as the electrostatic voltage of the flexible explosive in the grind process was tested. The results showed that adding 0.5%~1.0% surface active agent A can solve the electrostatic problem effectively, and improve the production safety of flexible explosive.

Flexibility explosive；Surface active agent；Static；Friction

TQ560.6

A

1003-1480（2014）04-0054-03

2014-04-02

李?。?970-），男，高級(jí)工程師，從事混合炸藥配方及工藝研究。