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research of explosive
简介
探讨在适当外界激发能量作用下能产生化学爆炸物质的活动。包括炸药合成研究;单体(单质)炸药，如硝基化合物，硝基胺化合物，硝酸酯基化合物和硝酸盐，叠氮化物，雷酸盐等的研究;混合炸药，如炸药与炸药混合而成的有熔黑梯炸药、奥梯炸药、太梯炸药、铵梯炸药、活性代那买特等，炸药与非炸药混合而成的有高聚物粘结炸药，例如黑索今、奥克托今等，非炸药与非炸药混合而成的黑火药、液氧炸药、铵油炸药、燃料空气炸药等的研究。
火药是中国古代四大发明之一，早在公元808年中国就发明了火药，10世纪开始用于军事。中国发明的火药既用作抛射，也用作爆炸装药，一直沿用到19世纪。由于长期的封建统治，科学技术的落后，中华人民共和国建立前，中国的炸药工业和炸药研究基本上是空白。中华人民共和国建立后，为了巩固国防，加速国防现代化的建设，在中国共产党的领导下，中国迅速地建立起自己的炸药工业，同时建立了研究机构，开展了卓有成效的研究工作，炸药科学技术在不长的时间内赶上了国际先进水平。
炸药合成研究 中国从60年代初开始了新炸药合成的研究工作。1966年，研究发明了662炸药，理论密度1.94克/厘米3，爆速9 182米/秒(密度1.895克/厘米3)，与奥克托今相当，生产成本比较低廉。以662为主体的高聚物粘结炸药适用于装填破甲弹、导弹战斗部。在这一时期内，中国科学家还进行了广泛而深入的探索研究，先后探索的领域包括芳香类硝基化合物，硝仿系列，二硝基系列，氮杂环及氮杂稠环硝胺系列，尿环及尿环稠环硝胺系列，呋咋及氧化呋咋系列，含氟及含叠氮基的各类炸药。合成出含不同基团和不同结构的新炸药数十种。其中，爆速在9000米/秒左右的就达十种以上，如六硝基苯;重乙二胺(2号炸药);7201;四硝基甘脲;四硝基丙烷二脲;7507;7311等等。这些高能炸药中有的得到了应用，有的虽然在安定性或综合性能方面存在一定缺陷，但对于炸药合成的研究积累了经验。
在炸药合成的理论方面中国科学家也进行了研究，并有所创新。发明了计算炸药理论密度的公式和计算炸药爆速的氮当量公式及修正氮当量公式，可以根据炸药的结构式，较精确地计算出炸药的理论密度及爆速。改进了炸药的热化学计算，提高了计算精度。将量子化学方法引入炸药性能与结构关系的研究。这些理论研究成果为炸药分子设计建立了理论基础。
通过实践和理论的研究，炸药界一致认为接近零氧平衡的笼形的氮杂环硝胺或硝基化合物将是高能炸药合成的研究方向。90年代初，美国等相继报道合成了六硝基六氮杂伍兹烷，随后中国科学家也合成出这一高能炸药。六硝基六氮杂伍兹烷，理论密度为2.01克/厘米3，能量比奥克托今提高约14%，在现有炸药中能量最高，综合性能较好。它具有一定应用前景，有可能成为新一代的高能炸药。中国现正进行其工艺研究，以降低其生产成本。
单体炸药研究 中华人民共和国建立后，为发展国防工业，建立了梯恩梯生产线，并从苏联引进技术，建成了直接法黑索今生产线。同时，对特屈儿、太安、奥克托今等炸药的生产工艺也进行了研究和开发，相继建立了生产线。此外，还建成了硝基胍、吉纳的生产线。
军事上应用最广泛的单体炸药是梯恩梯、黑索今、奥克托今。为了降低黑索今、奥克托今的生产成本，中国科学家对它们的新的合成路线及生产工艺进行了广泛的探索和研究。目前世界上黑索今采用直接法生产，按甲醛计其得率仅达到40%左右。中国相继研究了硝胺法、硝镁法、白盐法等黑索今生产新工艺，将黑索今的得率提高到70%～90%。在奥克托今生产工艺方面，原有工艺采用醋酐法，使用醋酸作为溶剂，醋酐—硝酸为硝化剂，得到的产品为A型晶体，再用有机溶剂转晶，最终得到B型奥克托今。由于使用大量醋酐、醋酸及有机溶剂，生产成本高，在常规兵器中的应用受到限制。中国于70年代开始研究奥克托今的新工艺，一方面对醋酐法进行改进，以提高其得率，并研究了先醋解再硝解的DADN法，较大幅度地提高了产品的得率;另一方面，研究非醋酐法新工艺，创立了HPR法及硝基尿法，完全不用醋酐、醋酸及有机溶剂，中型扩试表明，这两种方法均能大幅度降低奥克托今的生产成本。
80年代，中国开始研究六硝基茋的制备工艺，创立了两步法新工艺，降低了生产成本，并建立了生产线。六硝基茋是一种耐热炸药，并可作为梯恩梯的晶形改进剂，用于制造结晶梯恩梯。此外，还研究开发了三氨基三硝基苯，双苦胺基二硝基吡啶两种耐热炸药的生产工艺，并投入生产。三氨基三硝基苯不仅是一种耐热炸药，还是一种不敏感炸药，对安全炸药系列的研制正在显示出日益增长的重要性。
截至20世纪末，中国研究的单体炸药的品种和产品质量，已经达到或接近国际先进水平。
混合炸药研究 炸药在实际应用中必须通过装药工艺将炸药装填到弹体中。装药方法主要有：注装、压装、螺旋压装等。常用的单体炸药中，梯恩梯的熔点较低(80.4℃)，且长时间熔化不分解，可以用注装，也可以用压装或螺旋压装的方法进行装药。但梯恩梯的能量较低，不能满足某些品种弹药的要求，可以加入黑索今、奥克托今等高能炸药，组成注装型混合炸药。而黑索今、奥克托今等高能炸药，感度高，熔点高，熔化时分解，且无法注装，压制成型性能差，无法压装。所以这些高能单体炸药不能直接应用于军事目的，而必须通过适当的工艺，加入钝感剂、粘结剂、增塑剂等添加剂，制成混合炸药后用于装填弹药。混合炸药研究的目的在于寻求能满足对军用炸药性能要求的混合炸药的配方及其生产工艺，通过适当的装药工艺，制得具有一定强度的，没有裂纹、气孔等疵病的，能承受发射振动而保证安全的爆炸装药。
中华人民共和国建立后，在混合炸药研究方面取得了显著成绩。针对螺旋压装研制了改性梯恩梯，在不预热的条件下可直接进行螺旋压装，应用于装填大口径、曲率大的弹药。对于以梯恩梯为基的高能注装炸药，研制了一系列新的配方，包括由梯恩梯与黑索今组成的熔注梯黑炸药系列，其中黑索今的含量达50%～70%。由梯恩梯和硝基胍组成的梯胍熔注炸药系列，其中硝基胍的含量达40%～73.5%。
中国于60年代开始研究粘结炸药。结合中国国情，研制了一系列以高能炸药为主体的高分子粘结炸药，其中广泛应用于装填破甲弹的以黑索今为主要成分的高分子粘结炸药，如：8321(爆速为：8530米/秒，密度为：1.753克/厘米3); 8701 (爆速为：8 425米/秒，密度为：1.722克/厘米3)。以662为主要成分的如：662—1 (爆速为：8 932米/秒，密度为：1.858克/厘米3)。以奥克托今为主要成分的如：2701(爆速为：8 700米/秒，密度为：1.829克/厘米3);2721(爆速为：8 844米/秒，密度为：1.835克/厘米3)，以及多种用于核武器的以高能炸药为主要成分的高分子粘结炸药。此外，为了满足特种需求，还研制了特种炸药。例如，塑—4炸药，也是一种以黑索今为主要成分的高分子粘结炸药，在一40～+50℃之间，不变硬，不渗油，仍具有塑性，可以搓捏成型，可用于装填碎甲弹，用作爆破装药。又如挠性炸药 (橡皮炸药)，以黑索今为主要成分，以天然橡胶为粘结剂，经硫化处理而制得，在-40～+50℃下，能自由挠曲，不产生裂纹，可用作水下导爆索和爆破装药。