新型起爆药

Alfred Nobel在早期使用更安全的起爆药叠氮化铅（LA）和斯蒂芬酸铅（LS）（图1.17）取代雷管中的雷汞。然而，在军事训练中长期使用叠氮化铅和斯蒂芬酸铅会导致严重铅污染，使得人们广泛寻求新的不含重金属的替代品。2006年，Huynh和Hiskey发表的一篇论文中阐述了环保友好绿色起爆药铁和铜的配合物（图1.17），构型Fe，Cu；NT＝5-硝基四唑）［3］。

2007年，慕尼黑大学（LMU）科研小组报道了具有相似的较好性能的铜的化合物——双（1-甲基-5-硝氨基四唑）（图1.17）［4］，因为这些化合物近年来才被研究出来，还未被广泛应用，但这些化合物将会成为有潜力的无铅起爆药。

另一种较环保的起爆药是5-硝基四唑亚铜（图1.17）。太平洋科学含能材料中心（EMC）将此化合物命名为DBX-1，并作为一种取代叠氮化铅的替代物。DBX-1热稳定性达325℃（差示扫描量热法）。DBX-1的撞击感度为0.04 J（落锤实验），叠氮化铅的撞击感度为0.05 J。该化合物在180℃的空气中能稳定24 h，在70℃时稳定2个月。高温条件下，NaNT和CuCl2在盐酸溶液中可制得DBX-1。如下列化学式所示，以NaC6H7O6为还原剂，可制得DBX-1，其最好产率是80%～90%。

很可能替代斯蒂芬酸铅的候选物为：7-羟基-4，6-二硝基-苯并氧化呋咱钾（KDNP）（图1.17）。KDNP含有爆炸性的呋咱环并且用商业溴苯甲醚按

图1.17　部分起爆药的分子结构

下列反应方程式来制备。在最后的反应步骤中KN3取代Br原子并消去甲基。

一个典型的针刺雷管（图1.18）包含3个主要成分。

（1）起爆药混合物和起爆装药（击发药）（桥丝起爆）。

（2）传爆药：起爆药（通常为叠氮化铅）。

（3）输出装药：猛炸药（通常为黑索今）。

一个典型起爆装药的组分如下：

20%　叠氮化铅（LA）；

40%　碱式斯蒂芬酸铅（LS）；

5%　四氮烯；

20%　硝酸钡；

15%　三硫化二锑，Sb2S3。

图1.18　针刺雷管典型设计

1—起爆药，如NOL-130（叠氮化铅，斯蒂芬酸铅，四嗪，三硫化二锑，硝酸钡）；2—传爆药（LA）；3—输出装药：RDX

因此，很希望找到合适的不含重金属的起爆药来替代叠氮化铅和斯蒂芬酸铅。当前正研究解决这个问题。针刺雷管的替代研究如下：

（1）起爆药：叠氮化铅（LA）→DBX-1；

　　　　　　　碱式斯蒂芬酸铅（LS）→KDNP

（2）传爆药：叠氮化铅（LA）→三叠氮三嗪（TTA或APX）

（3）输出装药：RDX→PETN或BTAT

另一种有前途且热稳定性好的无铅起爆药是5-氯四唑铜（Cu ClT，PSI＆LMU），可由商品化原料5-氨四唑以一步反应合成（图1.18a）。5-氯四唑铜可进一步转换为想合成的5-氯代四唑钠和5-氯代四唑。

图1.18a　5-氯四唑铜（Cu ClT）的合成路线

在无金属起爆药领域中，共价结合的叠氮化物往往是有优势的。尽管这些化合物显示的热稳定性没有金属配合物的高，但有些可能作为LA替代品被应用为传爆药（图1.18）。还有两种比较好的候选物是三叠氮三嗪（TTA，ARDEC）和双叠氮乙二肟（DAGL，LMU），后者可以依据图1.18b制备。

①　1 in＝2.54 cm。

图1.18b　双叠氮乙二肟（DAGL）的合成路线

氯化四唑铜的能量特性见表1.3a。

表1.3a　氯化四唑铜的能量特性

三叠氮三嗪、二叠氮乙二肟和叠氮化铅能量特性的比较见表1.3b。

表1.3b　三叠氮三嗪（TTA）、二叠氮乙二肟（DAGL）和叠氮化铅（LA）能量特性的比较