烟幕剂原材料的选择与优化

许多化学物质可通过多种方法制造烟幕剂，但是，只有少数物质和方法能满足军用烟幕的特殊要求。理想的军用烟幕剂原材料应该具备下述条件：

（1）材料用量少，发烟效果明显；

（2）价格低廉，供应充足；

（3）即使不利用复杂的装置，烟幕也容易散布，且效率较高；

（4）烟幕散布后能持久，即烟幕的消失、减弱和凝结速度不应过快；

（5）无毒，不刺激眼睛、呼吸道和皮肤，同时不腐蚀装置；

（6）在无害的前提下适合大规模生产、贮存和运输。

用于制造烟幕剂的常用原材料和配方如下：

（1）磷。最简单的屏蔽烟幕剂烟火药配方是WP，WP在空气中可形成五氧化二磷。而五氧化二磷极易吸湿，它很快从大气中吸收水分并形成水合磷酸的气溶胶烟幕。WP由于容易熔融、分散及被爆炸炸药点燃，并产生屏蔽烟幕，非常适合装填炸弹、炮弹和手榴弹。其主要的化学反应如下：

大气的相对湿度影响WP烟幕剂的屏蔽性能。WP生成的烟幕在低浓度时无毒，但刺激眼睛、皮肤和呼吸道。此外，WP能引发新的燃烧并产生燃烧弹的效果。由于生成大量的热，当存在支柱效应时，烟幕会快速上升，降低了有效作用的时间。可以用增塑白磷（PWP：75%WP和25%橡胶）来解决此问题，它能控制生成碎片、减缓燃烧和降低支柱效应。PWP是具有低爆破性的塑性体。

（2）氯烃。英国研发出一种烟幕剂烟火药配方：HCE、ZnO、CaSi2和KNO3；美国则在此配方的基础上用铝粉代替CaSi2，但点燃困难。下面列出了两类使用了氯烃的基本配方。

配方1：四氯化碳　45%

锌粉　20%

氧化锌　28%

硅藻土　7%

在该配方中，四氯化碳吸附于硅藻土（一种硅酸盐黏土）上。燃烧中发生的反应是非常复杂的。主反应是放热反应，反应产物氯化锌是烟幕的主要物质。其化学反应如下所示：

①1 kcal=4.186 kJ。(www.xing528.com)

在研究烟幕剂配方的初始阶段，以HCE-Zn粉尘为基材的配方用于制造屏蔽效果，但是由于此配方对湿度敏感并引发了事故，后期就用氧化锌代替了锌粉。

配方2：硅化钙　10%

六氯乙烷（HCE）　45%

氧化锌　45%

主反应是放热反应，反应方程式如下：

以上反应并不生成烟幕，只是由于在随后的反应中生成ZnCl2，从而形成烟幕。其化学反应如下所示：

以HCE-ZnO为基材的屏蔽烟幕剂配方存在着某些不足，如相对湿度低时的屏蔽性能差，这是因为金属卤化物粒子需要与空气中的水分反应来形成屏蔽烟幕。但是，由于这类烟幕剂具有红外屏蔽性能，在现代战争中得到广泛应用。

（3）金属氯化物。散布在空气中的金属氯化物（液态或固态）与空气中的水分反应，生成水合氧化物或氢氧化物和盐酸，从而达到屏蔽效果。

①FM烟幕剂。TiCl4极易与空气中的水分反应生成Ti（OH）4和HCl而发烟，其化学反应如下所示：

SiCl4在空气中的反应与TiCl4的相同，但反应活性比TiCl4的低、腐蚀性比TiCl4的低。

②FS烟幕剂。配比为45/55的ClSO3H/SO3，可以生成大量的屏蔽烟幕而不会引起火灾危害，其化学反应如下所示：

可以通过机械雾化或热雾化使上述配方生成烟幕，但是烟幕腐蚀皮肤和金属。尽管屏蔽功效仅有磷的1/2，这仍然是一个性价比高的屏蔽烟幕剂配方。

③固体金属氯化物烟幕剂。固体金属氯化物被烟火反应气化，并随后与空气中的水分反应，从而生成烟幕，其化学反应如下所示：

氯化铁、氯化锌、氯化镉和氯化汞也能发生与氯化铜相同的反应。

④有机氯化物烟幕剂。这类烟幕剂中比较著名的是Berger混合物。其在锌、铝、硅化钙等存在的情况下燃烧，生成金属氯化物，形成烟幕的机理与上述各例相同。