硝酸铵/铝粉基混合物的制备及性能研究(3)

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1.2.3 硝酸铵的吸湿性

物质吸湿性是指：物质暴露在空气中容易自然吸收水分的性质。硝酸铵的吸湿性很强有两个方面原因导致，一方面是因为硝酸铵固体颗粒的高表面能而容易和水分子之间通过强烈的静电吸引同时能以氧键的方式相结合，从而降低其表面能的趋势；另一方面是由于硝酸铵是一种具有多孔毛细孔型且孔隙率较大的晶体，国外的学者研究得出硝酸铵毛细孔的孔径远大于水分子的直径，致使硝酸铵对水分子具有较强的吸附作用。

硝酸铵的吸湿机理：由于上述吸湿原因，首先自然吸湿的一部分水分在硝酸铵的表面会形成一层薄薄的饱和硝酸铵溶液层，然后水蒸气由气相到硝酸铵饱和溶液液相的扩散传质过程。由扩散传质的双膜理论可以知道，空气中的水蒸气是以分子扩散的方式不间断地通过双层膜浸入硝酸铵的饱和溶液主体，从而通过硝酸铵饱和溶液的渗透作用进入颗粒内部，由于不停的自然吸湿下，最终使颗粒硝酸铵全部溶解，并失去其性能作用。

硝酸铵吸湿性的影响因素有两个分别为：周围环境的湿度和温度。也就是说在温度恒定时，当空气中的湿度大于硝酸铵该温度时的吸湿点，硝酸铵自动吸收空气中的水分，反之则不会吸湿而干燥。吸湿点是指在某一温度下物质不自然吸湿也不干燥时空气的相对湿度。吸湿点越低则表明物质越易吸湿，反之，则相反。

硝酸铵在推进剂中应用时，由于硝酸铵的吸湿性严重地影响了推进剂的燃烧性能和贮存稳定性；而作化肥使用时吸湿会使其结块，影响机械化施肥。因为其中的水易与异氰酸酯反应，影响交联网络结构的形成，降低推进剂的力学性能，影响推进剂的点火与燃烧。因此，降低硝酸铵的吸湿性，提高硝铵炸药的贮存和爆炸性能，提高推进剂力学性能，已成为各国硝铵研究工作者急需解决的难题之一。为解决上述问题，国内外进行了大量的研究，如添加表面活性剂防止硝酸铵吸湿和结块［14］，加入无机盐降低硝酸铵的吸湿性［15］，加入有机疏水物作为硝酸铵的防潮剂［16］，以及利用高分子材料包覆硝酸铵以改善吸湿性［17］，利用沉淀聚合物对硝酸铵进行表面包覆的新思路，通过改变硝酸铵的表面性能和表面结构，以改善硝酸铵的吸湿性［18］，以改性直链烷烃为包覆制料，用熔融包覆力法对硝酸铵(AN)的表面进行包覆，来改善其吸湿性。

1.3 铝对硝酸铵以及高氯酸铵的影响

铝作为一种常用金属，在化工方面有着巨大的作用。硝酸铵用作炸药时，威力不俗，但是仍然能够继续提升其威力。硝铵炸药作功能力的影响因素主要有炸药的氧平衡、组分、混合均匀性、水含量和炸药装填密度。陆明［20］通过试验得出结论：采用零氧平衡设计工业炸药的配方，加入铝粉、铁粉和硫磺粉，增加氧化剂与可燃剂的混合的均匀性，以及适当减少乳化炸药中水的用量，均能够有效提高工业炸药的作功能力。硝酸铵炸药中，木粉具有低成本和防结块的优点，复合油相的主要作用有：（1）作为可燃剂；（2）具有防吸湿的作用；（3）作为包覆剂。它可将铝粉和硝酸铵分别包覆起来，防止铝粉与体系中的水分作用而产生氢气，改善含铝硝铵炸药的生产和贮存安全性，铝粉在炸药中既是可燃剂，又具有一定的敏化作用。铝粉具有比表面积较大表面具有一定粗糙性和多棱角等特征，因此铝粉在炸药中具有一定的敏化作用［21］。而在高氯酸铵的热分解中，铝粉的加入对AP的低温放热峰有抑制作用，对高温放热分解反应有促进作用，并且随铝含量的增加和铝粒径的减小这种作用更强烈［22］。此外，还有铝还用来改进AP推进剂，成为双基改进复合型推进剂，并且李吉祯等[23]还研究了其燃速与热分解的相关性。纳米铝合金对AP热分解也具有催化作用[24]。