烟火药固相反应的特征分析

在大多数情况下，烟火药反应以燃烧形式出现。外加点火刺激即引发烟火药自传播放热化学反应发生，最终以发火燃烧的形式出现。燃烧反应中的烟火药内，实际上存在着反应区、反应产物区和未反应材料区。

在反应区内，烟火药产生预点火反应（PIR）。点火刺激实际上是使固体组分的烟火药加热而温度升高，这时药剂中的氧化剂晶格“松弛”，可燃剂将扩散至氧化剂晶格内，PIR因此而发生。当PIR放热大于散热时，热积累使反应区温度进一步升高，氧化剂晶格进一步“松弛”，可燃剂如果是低熔点物质，有可能熔化为液体（例如S）而更易于扩散至氧化剂晶格内，PIR反应则更剧烈。一旦反应温度高，致使氧化剂熔化分解，则游离氧放出，可燃剂即发火燃烧，此时整个燃烧反应将全面展开。这时反应区内出现了高温的火焰、烟炱及固-液-气的反应物质。

烟火药燃烧反应的另一个显著特征是存在着一个不断向前推进的高温反应区。该区将未反应的材料区与反应产物区隔离开。在反应区后面是固相产物（除非所有产物均是气体），而紧接在反应区前面的是即将发生反应的下一层。该层由趋近的反应区加热后可能出现固相组分的熔化、固-固相转变和低速的PIR反应。(www.xing528.com)

以往的经典理论认为，烟火药燃烧反应是烟火药中的氧化剂达到分解温度后分解出氧才与可燃剂进行反应的。但是，固-固相的预点火反应表明，外加点火刺激的烟火药即开始固-固相预点火反应，燃烧则是将烟火药剂加热到预点火反应温度，在经历固相预点火反应后才导致的。预点火反应温度通常低于药剂的发火点，低于氧化剂的熔点和分解温度。例如，S-KClO3混合物的预点火反应温度为137℃左右，151.7℃时发火，而氧化剂KClO3的熔点为356℃，分解温度在400℃以上，Fe-BaO2混合物的预点火温度为335℃，而BaO2约在800℃时分解；KClO4与木炭预点火反应温度在320～385℃，而KClO4约在610℃时分解。