(2)添加无机盐。其机理是:一者吸收AN中残留的游离水分子,二者可填充AN的孔隙,三者通过弱作用力影响AN晶体内原始作用力。蔡敏敏[20]得出分别使用碳酸铵或硫酸铁1%或硫酸铵0.5%时对相变稳定及吸湿性改性效果较好。发展至今,Ni2O3、KF、CuO、ZnO、KNO3、CsNO3 [21,22]等几种最为人们熟悉掌握。此外,无机盐可通过上述的作用机理使AN的吸湿能力下降,但同时也降低了其吸湿点,其结果是空气湿度达到界限时会使吸湿速率变得更快。
(3)包覆有机疏水物或高分子化合物。有机疏水物可形成一层十分均匀的疏水薄膜,通过隔离外界与AN从而达到降低吸湿性、增大抗水性的目的。美国专利[23]在颗粒表面涂覆直链脂肪胺,其防吸湿效果较优。胡坤伦[24]通过包覆十八烷铵、松香、石蜡实现吸湿性的降低。高分子材料同样是在其表面构建一层均匀的疏水薄膜达到改性目的。岳金文等人[25]应用液相沉积方式在AN表面包覆一层丙烯腈膜,使AN吸湿性能大幅度下降。杨荣杰等人[26,27]在AN表面包覆一层PVB高分子膜,吸湿性下降了24%。殷永霞等人[28]应用硅烷偶联剂KH-550 与PVB复合后对AN表面进行包覆,通过缩合反应搭建稳固、疏水的高分子薄层,吸湿率至少下降一半。
(4)工艺优化也至关重要。Seiichiro Nagayama[29]基于颗粒的喷雾干燥,制得以硝酸钾为相稳定剂及聚合物为防潮剂的颗粒,同时拥有较高的防吸湿性与相稳定性。
1.2.2 相稳定性
AN有五种晶型,晶型随温度变化而发生转变,且伴有热、温度、体积的变化,从而限制了其各领域的使用,故相稳定性研究成为当下AN改性的关键。纵观历史研究,相稳定剂(多为无机盐,如上节列述)得到了研究者们的改性青睐。此外,Nina GOLOVINA等人[30]通过红外与紫外光谱的研究分析,提出那些晶体结构接近AN晶体结构的有机化合物才能够对AN的相变产生影响。梅振华等人[31]添加聚丙烯酸钾,消除AN的Ⅳ-Ⅲ相变,不仅减小了AN的吸湿结块,而且很大程度地改善了相稳定性。尤婷与谯娟[32-33]进一步研究了聚丙烯酸钾改性的两个作用机理。同时国外也研究得到一种新材料(PVP)–AN玻璃态物质,Anthony J. Lang等人[34]从离子偶极相互作用的机理研究分析,认为这种改性的AN不仅可实现相位的稳定,而且也改善了热稳定性。此外,A.O. Remya Sudhakar等人[35]研究了CuO渗入硝酸铵晶格形成相稳定硝酸铵。张凯铭等人[36]证明AN的Ⅳ-Ⅲ相变可通过硝酸钾完全消除,这也在工业炸药中相稳定性的改善中得到应用。
1.2.3 爆炸性能
硝酸铵作为推进剂与炸药的氧化剂组分,因其燃速低、感度低、能量低等缺陷影响其使用效果,如普通雷管不能使其起爆,与火焰接触也无爆炸迹象。对此,AN的膨化技术[37,38] 应运而生。改性AN的晶形歧化,富含气孔,晶变点后移且实现了自敏化,爆炸性能明显提高。同时,改性中所使用的膨化剂对吸湿性能减弱也有影响。叶志文[39]利用阳离子型偶联剂膨化AN,吸湿率比普通AN降低约60% 。此外,我们还加入超细AP、AND、甲基硝基胍等提高能量性能。
1.2.4 热稳定性
AN在常温下稳定性极好,但当含有杂质时,温度升高到一定程度就发生分解, 造成使用效能的降低,甚则导致意外爆炸。如H2O、H3PO4、HNO3、H2SO4等的混入会降低AN的热稳定性,氧化锌和氢氧化铝能够有效抑制分解反应[40]。AN的热稳定性问题,近几年成为研究的热点。谭柳[41]得出KCl的离子通过侵入晶体改变晶体内原始作用力,进而抑制热分解作用。白燕[42]同样也认为Cl-抑制AN的热分解。徐志祥等[43]认为,铁离子等金属离子可显著催化AN的热分解,如降低AN的起始分解温度。除此,研究表明[44]在碳酸钙与硫酸镁改性AN的体系中,仅少量的碳酸钙会导致AN的不安全爆轰,当加入硫酸镁时,可有效抑制AN和碳酸钙间的反应速度, 即降低了起爆感度,达到抑制热分解的作用。
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