热感度及其测试方法

黑火药对热冲量的敏感性一般用发火点来表示,即黑火药在外界热能的作用下发生燃烧或爆炸时的最低温度。其量值与测试条件密切相关,同时受黑火药的性质、数量、粒度、加热条件、散热情况等因素的影响。因此,必须在严格的条件下进行试验,才能得到可以相互比较的结果。目前测试黑火药的发火点方法主要有以下两种:

(1)把一定量的黑火药从某一温度开始等速加热,记录爆燃发生时的温度,以此确定黑火药的发火点。该方法首先取决于黑火药受热的初始温度,也与加热速度有关:初始温度越低,发火点越低；加热速度越快,发火点越高。

(2)用发生爆燃时的延滞时间与温度的关系表征,通常是用5s或5min延滞时间下的发火温度表示。方法是:将0.03g试样放入雷管壳中,把雷管壳插入已知温度的熔融伍德合金浴中,用秒表记录引起爆燃所需的时间。为求出5s或5min延滞期引起爆燃的温度,可以从一系列试验所得到的温度—时间曲线中求出。

延滞时间与发火温度之间的关系可由下式表示:

式中　τ——延滞时间(s)；

E——火药反应的活化能(J/mol)；

R——气体常数,为8.314J/(mol·K)；

C——与火药性质有关的常数；

T——发火温度(K)。(www.xing528.com)

可见,τ和T是曲线关系,lnτ和1/T是线性关系,如图7-2所示。即温度越高,黑火药发火的延滞期越短。

图7-2　延滞时间与温度的关系

黑火药的发火点并不是固定不变的,它与三成分配比及其理化性能有很大关系:组分中硝酸钾或木炭含量增加,可使黑火药的发火点升高；用焦炭和石炭代替木炭时,黑火药的发火点也高。

传统黑火药(KNO3/C12H4O2/X)、酚酞型(KNO3/C20H14O4/X)及对硝基苯酚型(KNO3/C6H5NO3/X)无木炭黑火药的发火点数据对比如图7-3所示。

图7-3　黑火药体系发火点对比

测试结果表明,几类黑火药的发火点由高到低的顺序如下:

KNO3/C20H14O4/NC(6)>KNO3/C12H4O2/NC(3)>KNO3/C20H14O4/S(5)>KNO3/C6H5NO3/NC(9)>KNO3/C12H4O2/S(2)>KNO3/C20H14O4(4)>KNO3/C6H5NO3/S(8)>KNO3/C12H4O2(1)>KNO3/C6H5NO3(7)。