猛度是指炸药爆炸后对与其相接触的物体破碎的能力。炸药的猛度大小与炸药爆炸时能量是否集中释放出来有关,炸药爆炸完成的时间愈短,则能量就能集中释放,对周围的冲击力量就愈大,破碎的作用也就愈大。炸药爆炸完成的时间长短,取决于炸药的爆速。由此可知,影响炸药猛度的主要是爆速。
猛度是用来衡量爆轰产物粉碎与其接触(或接近)的介质的能力,可用爆轰产物
作用在与爆轰传播方向垂直的单位面积上的冲量(比冲量)表示。炸药的猛度大小与炸药爆炸时能量是否集中释放出来有关,炸药爆炸完成的时间愈短,则能量就能集中释放,对周围的冲击力量就愈大,破碎的作用也就愈大。炸药爆炸完成的时间长短,取决于炸药的爆速。由此可知,影响炸药猛度的主要是爆速。
国内外关于炸药猛度测定的相关标准早已出台并逐步完善,测定炸药猛度的方法有铅柱压缩法(又称赫斯试验,Hess test)、铜柱压缩法(又称卡斯特试验,Kast test)、
平板炸坑试验及弹道摆(猛度摆)。
选用两种点火方式对被测药剂进行引爆,即电点火头和电雷管。发现采用电点火头只能使被测药剂发生燃烧或者爆燃,铅柱高度基本无变化,而采用电雷管则可使被测药剂发生爆炸,进而形成稳定爆轰,导致铅柱高度发生明显变化。
以上现象主要是由于烟火药自身物质结构与炸药有极大差别,而且反应速率及反应剧烈程度均没有炸药强,所以烟火药由
燃烧转爆轰所需点火能量也较大。农业部出台的关于部分烟火药猛度测试标准NY/T1255—2006 中使用点火头点火起爆,但必须对被测烟火药剂进行预先压制来提高其密度,以降低点火能量。预先压制烟火药剂环节无形中增添了实验过程存在的安全隐患。
分别对表2中的5种烟火药进行猛度测试,铅柱高度测量4次取平均值,单发实验重复两次取平均值。为了提高实验结果的可比较性及降低实验系统误差,采用8#电雷管进行实验,得出铅柱压缩基准值。结果见表3。
由表3可以看出,5种烟火药中,雷药所造成的铅柱压缩值最大,其次为白色药和黑火药,红光剂(粉)和笛音剂压缩值最小。烟火药主要由可燃物和氧化剂组成,为了适应实际使用的需求,可以通过功能添加剂达到特殊效果,例如显色剂、音响剂及烟雾剂等。雷药、白色药和黑火药的配方中,
高氯酸钾和硝酸钾作为氧化剂,木炭、硫磺、金属粉及合金粉作为可燃物质或显色物质。然而,由于
镁铝合金熔点为460℃,而Mg和Al的熔点均在650℃左右,故镁铝合金金属可燃剂与氧化剂组成的混合物远比单一的Mg和Al金属可燃剂与氧化剂组成的混合物稳定得多。雷药与白色药相比,雷药中不仅含有镁铝合金,而且含有一定比例的AJ粉,故其爆炸后威力最大。此外,白色药中的树脂作为粘结剂出现,在一定程度上也起到减缓药剂燃速和降低药剂敏感度的作用。黑火药与白色药和雷药相比,成分中不含单质或合金金属物质,故其爆炸威力较小。红光剂(粉)中添加了燃烧后发出红光的碳酸锶以及粘结剂
聚氯乙烯和
酚醛树脂,笛音剂中添加了产生啸声效果的苯甲酸钾,由于功能添加剂和粘结剂在很大程度上降低了药剂的燃速,因此以上两种药剂爆炸后产生的铅柱压缩值最小。
分别对粉状(<μm)、∅3mm和∅10mm三种不同颗粒度的红光剂进行猛度测试,铅柱高度测量4次取平均值,单发实验重复两次取平均值。粉状红光剂爆炸后铅柱压缩值为3.973,∅3mm红光剂铅柱压缩值为2.825,而∅10mm红光剂铅柱压缩值仅为0.773。随着红光剂颗粒度增大,爆炸后导致的铅柱压缩值逐渐减小。这一规律的出现,主要是由于随着药剂颗粒度增大,颗粒的比表面积减小,同质量下的装药密度也随之减小,药剂燃速及爆炸威力也随之减小。此外,大颗粒药剂起爆时,雷管周围部分颗粒爆炸的同时,能够将下一层或者更远层的颗粒抛洒出钢套筒之外,使得部分大颗粒红光剂在起爆点周围一定范围内发生爆炸或燃烧,大大降低了整体装药的爆炸威力。
参照炸药猛度测试标准制定的烟火药猛度测试方法切实可行;被测药剂接近散装的情况下可以直接采用电雷管进行起爆;通过实验测得的铅柱压缩值能够直观反应5种被测烟火药的猛度;5种被测烟火药中,雷药爆炸后产生的铅柱压缩值最大,红光剂和笛音剂的压缩值最小;同一种烟火药爆炸后的铅柱压缩值随着颗粒度的增大而减小。