火藥發展的資料 (簡介)

9世紀初中國人發明了黑火藥。 火藥的一個品種,屬異質火藥,因燃燒時有煙,故也稱有煙火藥,一般稱黑藥。 黑火藥為中國古代四大發明之一。初始主要用于醫藥目的,宋代已把火藥用于軍事,制出了火箭、突火槍、震天雷等火器,後來又出現了銅鐵火炮等管形火器。 黑火藥的出現使人類由冷兵器時代進入到熱兵器時代。古代的管形火器就是現代槍炮的始祖。黑火藥的化學反應是以爆燃或爆炸形式出現的。在密閉條件下點燃,除了能產生拋射作用外,有時也會出現爆裂的效應。古代對黑火藥的應用極為廣泛,既可用來燃燒縱火、發射鐵砂和彈丸,也可作為爆破用藥。在19世紀前,它是世界上唯一的火炸藥。13世紀黑火藥經阿拉伯國家傳入歐洲,並發展成為大型火炮的發射藥和彈體炸藥。17世紀開始用于工程爆破和礦山爆破,但爆破威力不大,而且安全性較差。19世紀後作為發射藥為硝化棉系無煙火藥所代替,作為彈體炸藥為苦味酸所代替,作為爆破藥為代那邁特炸藥所代替,但仍作為傳火藥等。 組成:黑火藥是由硝酸鉀、硫磺和炭等組成的混合火藥。它的成分配比從古到今變化不大,一般配比為:硝酸鉀75%;炭15%;硫磺10%。10世紀中國《武經總要》所載三者配比為50:25:6.25(其他18.75);13世紀英國人R.培根的配比為37.5:31.25:31.25。但隨黑火藥的用途不同,組分也稍有改變,如延期火藥所含硝酸鉀的比例要小些。在這三種組分中,硝酸鉀為氧化劑,在燃燒時分解出氧,用以氧化硫磺和炭而放出熱量和氣體產物。硝酸鉀的含量要足夠,才能使燃燒反應完全而釋放出高熱量。炭是可燃劑,與氧化合生成二氧化碳、一氧化碳等氣體。但炭的來源是以含脂量少的木材經炭化而制成,其中的含碳量對黑火藥的燃燒速度有影響,在一定范圍內,碳量大時,炭的燃燒較完全。硫磺也是可燃劑,但還兼有膠粘劑作用,可使黑火藥的藥粒密實、成型好。硫磺著火溫度比炭低,故使火藥易于點燃。黑火藥三種組分燃燒時的反應如下(按KNO374.8%、c13.4%、S11.8%的配比): 20KNO3+10S+30c ─→6K2cO3+K2SO3+3K2S3+14cO2+10cO+10N2 生產方法:黑火藥的制造工藝大部分屬機械加工過程。硝酸鉀和炭的粉碎在裝有青銅球的轉鼓內進行,為了安全,硫的粉碎有時在內襯皮革的木制研磨機內進行。硫易產生靜電,需注意接地。粉碎操作可采用兩組分粉碎法,如硫磺和炭共同粉碎,硝酸鉀和少量的炭共同粉碎;這樣粉碎效果較好。而且可解決單一粉碎的不足,如硝酸鉀的吸潮粘壁、硫磺因靜電而粘結和炭塵太大易起火等問題,但決不可三組分在一起粉碎,這樣容易造成起火事故。混合在內襯皮革的轉鼓內進行,轉鼓內裝木球而不用金屬球以保證安全。藥料的壓實操作可在輪碾機上進行,噴少許水後即可壓成薄餅,稱為冷壓。這種產品密度小、易點燃、吸濕性大。另外,也有直接在熱壓機上一次壓實,稱為熱壓。後一方法的產品藥體密實、強度大、吸濕性小,但均勻性差且難點火。壓出的黑藥餅經過帶齒的銅輥粉碎成大小不等的藥粒。經篩除藥粉及不合格顆粒後,再進行光藥,以除去藥粒的棱角,使之光滑。再經干燥、篩選,按粒度大小分類。同一品號類別的藥粒再進行混合,使質量保持均勻。最後分批、裝箱。 應用:由于黑火藥具有易被火焰、火花點燃,燃燒時又產生許多灼熱的固體顆粒,而易于點燃其他火藥的特點,在軍事上廣泛用作火藥裝藥的點火藥和傳火藥;在引信中用作延期藥、擴焰藥和時間藥盤;還可用于照明彈、信號彈、燃燒彈和煙幕彈的拋射裝藥。在民用方面多用于爆竹、禮花,也可用于導火索、獵槍發射器以及某些礦山的爆破作業等。 缺點:黑火藥做為唯一的火藥和炸藥在世界范圍內使用了1000多年。常見的黑火藥為黑色藥粉或顆粒,容易吸濕,撞擊和摩擦感度大,用強起爆藥起爆或在密閉容器內燃燒也會發生爆轟,因此在使用時必須注意防潮和安全。由于其威力小,殘渣多,煙霧大,自無煙火藥出現以後,已不再用做一般槍炮彈丸的發射藥了。 1771年由英國的P·沃爾夫首先合成苦味酸。 苦味酸是一種黃色結晶體,最初是作為黃色染料使用,苦味酸是一種猛炸藥,在19世紀末使用非常廣泛。 1779年英國化學家e·霍華德發明雷汞。 雷汞是一種起爆藥,它用于配制火帽擊發藥和針刺藥,也可用于裝填爆破用的雷管。 1838年T·J·佩盧茲首先發現棉花浸于硝酸後可爆炸,發明硝化棉。 1845年德國化學家c·F·舍恩拜因將棉花浸于硝酸和硫酸混合液中,洗掉多余的酸液,發明出硝化纖維。 1846年意大利化學家索勃萊洛發明硝化甘油(烈性炸藥)。 硝化甘油,是將防水的甘油,滲透到濃縮硝酸和濃縮硫酸的冷混合體中制成,即把半份甘油滴入一份硝酸和兩份濃硫酸混合液中而首次制得,分子式為c3H5O3(NO2)3。硝化甘油是一種烈性液體炸藥,輕微震動即會稱列爆炸,危險性大,不宜生產。 1855年在聖彼得堡時,兩名俄國科學家,即阿爾弗里德·諾貝爾早先的化學教師尼古拉·津甯教授和藥物學教授尤里·特拉普,都曾提醒伊曼紐爾·諾貝爾和阿爾弗里德·諾貝爾,去注意那種異常猛烈的炸藥物質——硝化甘油,說它可能成為引爆雷的材料。 1859年後瑞典的阿爾弗里德·諾貝爾和他的父親及弟弟共同研究硝化甘油的安全生產方法。 1860年普魯士軍隊的少校e·鄶爾茨用硝化纖維制成槍、炮彈的發射藥。 1862年伊曼紐爾·諾貝爾通過將百分之十的硝化甘油加到黑色炸藥里,造出一種“強化炸藥”,使用點火裝置,可以不時將它引爆。 1862年阿爾弗里德·諾貝爾發明“諾貝爾專利雷管”。 這種雷管的最初構造形式是:將流體的硝化甘油炸藥,裝在一個金屬管或其它密封的筒狀物里;其中放進一個裝著普通火藥的小木管;從小木管的蓋子上,塞進一條導火線。硝化甘油炸藥的點火,是由于小木管里火藥的爆炸引起的。為了提高效能,發明者曾幾次改動雷管的裝置方法。一八六五年的最後改進辦法是,他將原來的小木管換成一個裝著起爆水銀(Hg(cNO)2)的金屬管。通過這種所謂爆炸管的發明,“原始點火原理”被應用到爆炸物技術方面,這是後來在這方面一切發展的基礎,正是這個原理,使得有效利用硝化甘油,以及後來作為獨立爆炸物的其它烈性炸藥成為可能;也正是這個原理,為研究各種炸藥的爆炸特性提供了方便。 1863年J·威爾勃蘭德發明梯恩梯(TNT)。 梯恩梯的化學成份為三硝基甲苯,這是一種威力很強而又相當安全的炸藥,即使被子彈擊穿一般也不會燃燒和起爆。它在20世紀初開始廣泛用于裝填各種彈藥和進行爆炸,逐漸取代了苦味酸。在第二次世界大戰結束前,梯恩梯一直是綜合性能最好的炸藥,被稱為“炸藥之王”。 1866年阿爾弗里德·諾貝爾發明達納炸藥。 19世紀60年代,諾貝爾在法國繼續進行炸藥的研究。在一次事故中,他的弟弟被炸死。父親受重傷。法國政府在陸地上進行試驗。他只子租了一條駁船,在馬拉倫湖上尋起了新的實驗室。一次試驗中,一只裝有硝化甘油瓶破碎,流出的硝化甘油被瓶底下用來減少震動的惰性粉末矽土吸收。諾貝爾意外地發現,硝化甘油與矽土混合物不僅使炸藥威力不減,而且生產、使用和搬運更加安全。後來,他用木槳代替了奎土,制成了新的烈性炸藥──達納炸藥,“達納”一詞源于希臘文“威力”。 1866至1867年諾貝爾與其父研制成功了信號雷管和地雷。 1872年諾貝爾又在硝化甘油中加入硝化纖維,制得一種樹膠樣的膠質炸藥──膠質達納炸藥,這是世界上第一種雙基炸藥。 1875年諾貝爾發明了三硝基甘油和矽藻土混合的安全烈性炸藥。 1884年法國化學家、工程師P·維埃利最先發明無煙火藥。 1845年由舍恩拜因發明的硝化纖維很不安定,曾多次發生火藥庫爆炸事故。維埃利將硝化纖維溶解在乙醚和乙醇里,加入適量安定劑,使之成為膠質,再壓成片狀,切條干燥硬化,便制成了第一種無煙火藥。無煙火藥燃燒後沒有殘渣,不發或只發少量煙霧,卻可使發射彈丸的射程,彈道平直性和射擊精度的誕生提供了彈藥方面的條件。馬克沁發明的重機槍,正是由于使用了無煙火藥,才得以具備實用價值。 1885年法國用苦味酸填炮彈之後,苦味酸才在軍事上得到應用。黃色炸藥的名稱便由此而來。 1887年諾貝爾用硝化甘油代替乙醚和乙醇,也制成了類似的無煙火藥。他還將將硝酸銨加入達納炸藥,代替部分硝化甘油,制成更加安全而廉價的“特種達納炸藥”,又稱“特強黃色火藥”。 1899年德國人亨甯發明黑索今。在原子彈出現以前,它是威力最大的炸藥,又被稱為“旋風炸藥”。在第二次世界大戰之後,曾取代了梯恩梯的“炸藥之王”的寶座。