热门:学习笔记(四)--黑火药(BP)篇

2023-05-10 13:01:07 来源: 哔哩哔哩

一、写在前面

其实吧,,这个系列笔记只是我个人的一些学习笔记,写在这里分享交流,有很多不妥的地方,你要是发现了请一定指出!谢谢喵:)另外,这里的一些实验具有危险性,除非你知道自己在干什么,否则不要尝试。如果可以的话.....给个硬币我也是很感谢的捏~

二、它的前世今生


(资料图)

“黑火藥是一種早期的炸藥。一般由硫磺、木炭和硝石(硝酸鉀)混合而成,其中木炭作为燃料,而硫磺和硝石作为氧化剂。 由于火药能大量产生气体和热量的燃烧特性,其被广泛地用作枪械中的发射药和煙火中的烟火药(英语:pyrotechnic composition),且直到17世纪中叶前都是唯一的化学爆炸物。”——wiki百科

作为中国四大发明之一,黑火药在很长一段时间内统治着东至日本,西至大阿美立坚每一把火铳的燃烧室,成为“撕碎贵族阶级甲胄的有力武器”,可以说为人类的发展立下了汗马功劳。

直至1884年,辣个男人法国化学家保罗·维埃利为世界带来了硝化纤维素,即无烟火药,很好地解决了黑火药燃烧残渣多,产气量少,不易维护,吸潮等等缺点,逐渐取代了黑火药成为新一代发射药。黑火药经过从九世纪到十七世纪的漫长时间终于退出了各类枪炮的燃烧室,光荣退休。

然而,它并没有消失于人们的视野中,反而走进了千家万户,飞上天空——烟花爆竹,甚至飞上太空——在《推进技术》杂志中的《黑火药在真空环境下点火性能试验研究》中提到了微型固体火箭发动机在小型卫星上的应用,黑火药并没有渐行渐远,反而在科研工作者们的努力下,在别的领域熠熠生辉。

(怎么好像扯得有点远...)

三、基础制作

原料:木炭的选用适宜用柳木、榆木炭(不知道为什么欸谁告诉我一下),其它俩没什么好说的(害怕)。

反应方程式:2KNO3+3C+S→K2S↓+N2↑+3CO2↑

(这货还是91年天原杯第14题)

先康康这哥仨在混合物中的角色,化性上,硝酸钾是氧化剂,碳和硫充当还原剂,适当提高碳的比例可以增加产物中CO的量;物性上,木炭的多孔结构为硝酸钾晶体提供了安身之所,而硫填充它们的缝隙,一定程度上充当粘合剂,其乐融融,果然三角形具有稳定性啊(bushi)。没能找到黑火药的电镜图,哪个大佬有的给我康康罢。

比例: K:C:S   75:20:5   (质量比)

研磨:一般来说,三种物料分别研磨后再进行称量其比例会更准确,混合后加入适量蒸馏水(乙醇也彳亍?)再继续研磨,研磨至混合物呈泥状,看不出颗粒就差不多力。

造粒:用合适的模具压实成条状,晾干,切粒,如果你对尺寸有需求的话还可以过一遍筛。

四、一些进阶

关于防潮:目前,国内外解决黑火药吸湿问题的措施主要有3种,第一种是使用药剂覆盖其表面,比如用虫胶的乙醇溶液处理,使其药粒表面附着一层虫胶;抑或使用石墨覆盖,还能够填充药粒上的缝隙,使燃烧速率更稳定,除此之外还有凡士林、石蜡....第二种是改善黑火药内部疏松结构,减少容纳水分的空隙。但该方法破坏了木炭的疏松多孔结构,其点火能力下降,不能很好满足实际应用的需要。第三种是将黑火药中易吸潮的硝酸钾组分替换为处理过的硝酸钠,但是会提高黑火药的静电感度,容易引起危险。这里摘录《火工品》2015 年第 6 期《黑火药的防潮改性技术研究》的结论:

(1)以虫胶为防潮剂,高导热石墨粉为防潮剂和导热剂,无水乙醇为溶剂,采用溶剂蒸发法能够对黑火药进行防潮改性处理。(2)以黑火药的吸湿性为判据,得到了黑火药防潮改性最佳配方和工艺条件:虫胶含量为2%,高导热石墨粉的含量为3‰,无水乙醇的加入体积为4mL,搅拌速率为500转/min,溶液蒸发温度为60℃;最佳工艺条件下防潮黑火药的吸湿率为1.69%。(3)对最佳配方和工艺条件下得到的黑火药进行了性能测试,结果表明:防潮改性后黑火药的吸湿性比原料降低了38%,火焰感度和撞击感度分别比原料降低了8%和80%,而静电火花感度不变。

另外,储存容器内放置干燥剂也可以起到很好的效果。

关于研磨:湿法研磨可以大大降低研磨过程中发生危险的可能性,而且硝酸钾溶解后进入木炭颗粒内部,它们的接触面积便大大增加,加快了反应速率。更加细的物料直径可以用球磨机(某宝首饰抛光机)进行研磨。

关于高能添加剂对BP的影响:(还没搞明白,等等罢)

五、阿巴阿巴

不管怎么说BP对撞击,静电,火花感度还是比较高,安定性也不是很好,制备工艺难度大,一致性差,性能低,因此除非你知道你在干什么而且有这个必要,否则没有必要去制备,研究其性质只需要十几二十克就差不多了,反对没有理性科学思考的,无法控制变量研究的乱混乱配。另,这篇以后不更能材了,信我,真的没意思。

最后一句,安全至上。

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