硝酸酯炸药制备与性质分析

硝酸酯也称O-硝基化合物，是一类诞生很早的炸药。1833年即已制得的硝化淀粉，是近代有机爆炸物的先驱。1845年制得的硝化棉及1859年进入实际应用的硝化甘油，在火炸药发展史上更是具有突出的地位，且至今仍是不可缺少的火药组分。1894年合成的太安（PETN），是一种多功能炸药，用途广泛，但现在已经很少用作军用炸药（图2-3）。硝酸酯除了作为猛炸药外，更是发射药及推进剂的基本原料。与芳香族硝基化合物炸药和硝铵炸药相比，硝酸酯炸药的热安定性及水解安定性均较差，机械感度也较高，氧平衡较佳，燃烧及爆炸性能良好。有重要实际使用价值的硝酸酯炸药是太安、硝化甘油及其同系物和硝化棉，还有一些用作含能增塑剂的硝酸酯也日益为人所重视。

图2-3　太安

1.太安

太安化学名称是季戊四醇四硝酸酯，分子式为C（CH2ONO2）4。自然状态的PETN是一种白色晶体，几乎不溶于水。太安在密度为1.77 g/cm3时爆速为8 600 m/s，威力TNT当量145%，猛度TNT当量125%。太安在硝酸酯炸药中热安定性最好，威力稍大于黑索金，但能量密度不如黑索金，又具有良好的爆轰感度，是常用炸药中最适于作为低爆速、低密度炸药的敏化剂，也是临界直径最小的爆炸传感器件的装药，且原料来源广泛，因此至今仍占有一定的地位。(www.xing528.com)

太安在水中爆炸时，释放出的能量很高，是一种有效的水下炸药。可用于以火花引爆的无起爆药雷管。缺点是机械感度高，用量大于10 g时必须钝化处理，钝化后可装填小口径炮弹。因感度问题，太安已很少作为军用炸药。

2.硝化甘油

硝化甘油化学名称是丙三醇三硝酸酯，也可叫作甘油三硝酸酯，分子式为C3H5N3O9，相对分子质量227.10，氧平衡＋3.52%。NG的晶型影响着它的熔点，一般来说，稳定型（斜方晶型）的熔点为13.2～13.5℃，不稳定型（三斜晶形）的熔点为2.2～2.8℃。减压下NG的沸点，20 mm汞柱时为125℃，50 mm汞柱时为180℃。纯品为无色油状液体，工业品略带黄色，易溶于大多数有机溶剂，同时也是一种良好的溶剂，可以溶解低含氮量的硝化纤维素并形成胶体，用来制作双基发射药和爆胶。

硝化甘油爆速随其物理状态及起爆强度不同而有很大波动，起爆冲能低时爆速在1 100～2 400 m/s，起爆冲能足够大时表现为高级爆轰状态，爆速可达到8 000 m/s以上，当液态硝化甘油中存在气泡时易转化为高级爆轰。其爆热为6.77 MJ/kg（液态水）或6.31 MJ/kg（气态水），爆容为715 L/kg。其撞击感度极高，机械感度则与物理状态密切相关。

硝化甘油是粉状硝化甘油炸药、爆胶及胶质炸药的重要组分，主要用于火药领域，与硝化纤维素制成双基发射药，与硝化纤维素和硝基胍制成三基发射药，更是各类近、中、远程导弹用固体推进剂不可或缺的组分。