黑火药的吸湿性是指其从周围空气中吸收水分的能力。这不仅与黑火药本身的性能有关,而且还与外界条件(温度、空气中的相对湿度)有关。即使是相同的黑火药,在不同的外界条件下,吸收水分的能力也各不相同。为了衡量黑火药本身吸湿能力的大小,通常要规定一定的外界条件。
测定黑火药的吸湿性时,是将一定量的干试样放在盛有硝酸钾饱和溶液的干燥器内,在(20±2)℃下存放12h后,由于吸湿,其水分含量增加,用水分增加的百分数表示其吸湿性。
式中 x——黑火药在特定条件下的吸湿性(%)；
g——试样所吸收的水分质量(g)；
G——试样的质量(g)。
物质的吸湿,通常有表面吸附、表面水汽凝聚、毛细作用和化学吸附等四种形式。不溶于水的材料的吸湿过程只具有前三种形式。而对于易溶于水的物质来说,当空气的相对湿度大于材料的吸湿点(临界湿度)时,由于表面吸附,毛细作用和化学吸附同时进行,材料将潮解,直至溶液的饱和蒸气压与外界水的蒸汽压平衡为止。
黑火药具有较强的吸湿能力,这是由黑火药的组成及其物理状态决定的:木炭是一种多孔性物质,粉碎后的炭粉又具有很大的比表面积,具有很强的表面吸附和毛细作用；硝酸钾是易溶于水的物质,当外界湿度大于其吸湿点时,将发生潮解,因而会大量吸湿。另外,黑火药是压制成型的机械混合物,各组分间的结合不紧密,加之表面物理状态的不均衡性(如不光滑、空隙多),也导致了吸湿能力的增加。
黑火药吸湿后发生的变化主要有:
(1)外观变化:黑火药吸湿后,外观由灰黑色变为深黑色,吸湿严重的黑火药干燥后,被水溶解的硝酸钾重新结晶,药粒表面将出现白色斑点或硝酸钾白霜,药粒之间出现互相结块的现象。
(2)硬度变化:黑火药吸湿后,硝酸钾可能析出,使药粒内部空隙增加,破坏药粒的结构,使药粒的坚硬性变差。受潮后的黑火药用手指易捻碎,并能染脏手指,若将药倒在白纸上来回晃动,会留下药粉。
(3)燃烧性能变化:黑火药吸湿后,会破坏药粒的结构和三种成分的均一性,在点燃这种黑火药时,其燃速明显减慢,并能把纸烧穿,还会留下未完全氧化的炭和硫的残渣。吸湿严重的黑火药不易被点燃,以致造成瞎火的现象。(www.xing528.com)
光药质量好的黑火药,药粒表面圆滑坚硬,因此它的吸湿性较光药质量差的黑火药小。由于黑火药具有吸湿性较大的缺点,因此在制造、储存及使用过程中,都应妥善保管,防止药粒吸收水分,影响黑火药的燃烧性能。
试验结果表明,在一定温度和相对湿度下,黑火药吸收水分的能力,经一定时间后将达到动态平衡,如图7-1所示。
综上所述,黑火药的吸湿性随着温度升高、空气相对湿度增大以及吸湿时间的增大而增大,最后达到动态平衡。另外,从试验数据可以看出,相对湿度的影响比温度的影响大,小粒黑火药的吸湿性比大粒黑火药的吸湿性大(见表7-4)。
图7-1 黑火药的吸湿曲线
(a)HY-6,30℃；(b)HY-6,35℃；
图7-1 黑火药的吸湿曲线(续)
(c)HY-1,30℃；(d)HY-1,35℃
表7-4 不同品号黑火药的吸湿性对比
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