CN1852875A - 制备热激波管的方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

“制备热激波管的方法及其产品”涉及一种制备热激波管的方法及其产品，该产品用作连接和启动炸药柱的信号传输设备，或用作燃烧导线，通常补充有延迟元件或被用作延迟单元，该产品使用对冲击或摩擦点燃敏感性低且毒性低的烟火混合物，该混合物产生具有高热性质的火花，所述方法伴随着塑料管的形成，具有对非活性成分连续和分别装料的可能性，使得该方法更安全，且更准确地装料，且所述产品保持了目前的烟火激波管相对于冲击波传播管的优势并呈现额外的优势：低毒性成分的使用，普通的、低成本的、低粘性的聚合物的使用，产生能通过结、封闭纽结或管中障碍物传播的火花，以及对热炸药乳液的抵抗能力。

Description

制备热激波管的方法及其产品
本发明涉及一种制备热激波管(shock tube)的方法及其产品，该产品用作连接和启动炸药柱的信号传输设备，或用作燃烧导线，通常补充有延迟元件或被用作延迟单元，该产品使用对冲击或摩擦点燃敏感性低且毒性低的烟火混合物，该混合物产生具有高热性质的火花，所述方法伴随着塑料管的形成，具有对非活性成分连续和分别装料的可能性，使得该方法更安全，且更准确地装料，且所述产品保持了目前的烟火激波管相对于冲击波传播管的优势：更高的传输灵敏度和敏感性，甚至在存在缺口或洞的管中传播以及低风险的运输等级，并且所述产品呈现额外的优势：低毒性成分的使用，普通的、低成本的、低粘性的聚合物的使用，产生能通过结、封闭扭结或管中障碍物传播的火花，以及防止由热炸药乳液成分的攻击引起的失败。
自20世纪70年代初，商业上被称作“非电雷管”或“激波管”的低能量信号引信在采矿和采石部门被广泛地用于连接和启动炸药。这些在市场上商标为NONEL、EXEL、BRINEL等的设备逐渐取代了由金属线点燃的电爆破雷管，且由于连接和应用的简易性和防止由杂散电流感应引起的意外点燃的固有的安全性，这些设备代表了雷管配件市场的一次革新。
目前，使用强炸药作为成分的方法和产品(以下称作“传统激波管”)如下：
1)美国专利US 3,590,739是传统激波管的原始参考。该专利说明了塑料挤出物形成外径为2.0至6.0mm且内径为1.0至5.0mm的环形管的方法，其中在形成管的同时在管的内部外周连续地引入次级炸药粉末例如HMX、RDX或PETN，生成被称作非电激波管的产品，市场上的商品名为如NONEL和EXEL。当被初级炸药雷管启动时，传统激波管产生信号传输速度为1,800至2,200m/s的气体冲击波。进一步的改进包括加入铝以提高离子性聚合物例如SURLYN的比能和利用以增加粉末的粘附性；
2)美国专利US 4,328,753说明了双层的传统激波管，内层由提供对炸药粉末混合物的粘附性的聚合物组成，且外层由提供机械强度的聚合物组成，最合适的内层聚合物是SURLYN且最合适的外层聚合物是聚丙烯、聚酰胺或聚丁烯。该产品是对原始NONEL管的改进，因为仅使用SURLYN是昂贵的且对外部破坏的抵抗能力弱；
3)欧洲专利EP 027 219及其部分连续的US 5,317,974和US5,509,355说明了单层激波管及其制造方法，其中聚合物是具有少量粘附增强剂的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，且管通过管的挤出形成，其外径和内径比最终的管的外径和内径大，且随后将管拉伸使LLDPE分子定向，使得最终的管有更大的拉伸强度。所有权利要求都是关于聚合物配方中少量粘附增强剂的，因为本领域认为粉末对LLDPE的粘附性低。不考虑其权利要求，最好的传统激波管一直被制成双层，且内层一直是SURLYN，因为在现场应用中，甚至是粘附不佳的炸药粉末的很小移动将导致粉末层的不连续或管下部的松散粉末的浓缩，引起的信号传播的失败；
4)美国专利US 5,166,470说明了与EF027 219相似的LLDPE单层管，其中通过将塑料管通过聚合物溶液例如水溶液并干燥溶剂沉积一层额外的亲水性聚合物如聚乙烯醇(PVA)的薄层。其目的是使得管对乳剂炸药中烃的透过性更低。热柴油对LLDPE特别具有攻击性，将管与热柴油乳剂长期接触造成信号传播的失败。PVA保护层很脆弱且不会粘附至LLDPE，且因此用清洁剂(例如铬酸)、热空气或粘附增强剂(例如维纳母(Vinamul)EVA共聚物)进行预处理是必要的。
对低能传输引信的进一步的发展是在管内使用烟火混合物取代强炸药粉末的管的发明。目前，使用烟火混合物的一些方法和产品，在此称作“烟火激波管”如下：
1)本专利申请人的巴西专利PI 8104552是烟火激波管的原始参考。该专利说明了塑料挤出物形成外径为2.0至6.0mm且内径为1.0至5.0mm的环形管的方法，其中在形成管的同时，K2Cr2O7+Al或Mg、Fe2O3+Al或Mg、或Sb2O3+Al或Mg、Sb2O5+Al或Mg或O2+Al或Mg的烟火混合物粉末被连续引入内部外周，生成的产品被命名为烟火冲击波管，市场上的商品名为BRINEL。当由初级炸药雷管启动时，这些管产生没有气体释放的铝热反应并形成用于能量传输的等离子体；
2)美国专利US 4,757,764说明了用于在爆破操作中控制启动信号的非电系统，该系统使用一内部粘附烟火延迟混合物的塑料管，特别地使用较传统激波管和导爆索的速度小得多的低速反应，其目的在于使用预定长度的管取代传统延迟元件获得毫秒启动级的快速延时。与塑料管连接的雷管必须是瞬时的，雷管内没有延迟元件，且因此本发明者无需关心对火花热行为的优化、或毒性成分的去除、或对通过管中束缚的保证、或混合物对摩擦和机械振动的灵敏度的降低，甚至不用关心混合物对管的粘附、或对由乳剂炸药中的热烃产生的冲击的抵抗能力。通过本专利的说明性报告，且对于所有实施例，明显的，该系统用作延迟元件限于数十毫秒的范围内，对于现场操作中使用的大多数延迟而言是不足够的。
在专利中或商业应用中发展了各种其它低能引信，所有其它申请在此被参考引用。
信号传输管通常在其尖部补充插入延迟雷管，这些管由金属盖组成，金属盖中包含压缩在其中的两层炸药粉末，底层是次级强炸药，上层是配有延迟元件的初级、燃烧敏感炸药，延迟元件由其内部包含粉末状烟火延迟混合物的密实柱的金属圆柱体组成，且常常地包含对管中冲击波产生的热敏感的烟火混合物的额外的柱。
传统激波管的制造方法以及生成的产品存在以下不足：
a)装有炸药(RDX、HMX或PETB是有毒且危险的)的管的生产由于处理有毒产品存在意外爆炸的风险，要求对生产线的特别注意和保护。使用分子炸药的事实阻碍了在管的挤出过程中非活性成分的装料；
b)在传统激波管中，反应产物基本是热的气体，当离开管的终末端时，这些气体膨胀并伴随着热的丧失，这些热损失抑制了烟火延迟混合物的点燃。慢延迟粉末对激波管输出特别不敏感。必须加上敏感烟火混合物的附加柱为炸药导火线提供连续性或使用对热更加敏感且有更大柱长度的烟火混合物。因此，终产品有更大的制作成本，且对烟火混合物的处理和操作产生更大的意外点燃的风险；
c)塑料管中的晶体炸药(RDX、HMX或PETN)的粘附低，要求特别的制造工艺且需要使用专门的昂贵的聚合物，通常是离子性聚合物如SURLYN，从而将管中部分的松散粉末的浓缩最小化且避免没有装药的部分的出现。LLDPE缺乏粘附是特别值得注意的。很明显的，尽管努力通过聚合物配方的变化提高聚合物的粘度，最知名的商业品牌持续使用双层管并用SURLYN作为内层；
d)通过经典的爆炸理论，传统的激波管填料缺乏足够的关键量和关键直径以恰当地传播冲击波。原始激波管的发明者已故Persson博士发现反应前沿之后的冲击波引起的塑料粉尘变形造成移动的炸药粉末的粉尘爆炸连续维持了冲击波。由于该特征，如果在管内存在缺口或封闭束缚分散冲击波，传统激波管将失败。在现场操作中，当遇到不可预料的缺口、拉伸、结、洞或封闭扭结时，管传播会失败；
e)传统激波管对工业上称作“劈、啪、射出(snap、slap and shoot)”的效应敏感：如同在2002年拉斯维加斯举行的ISEE第28次年会上发表的文章以及传统激波管的所有目录和技术手册中认识到的，如果激波管被拉伸导致破裂特别是在机械能释放的条件下，该效应能够产生意外的点燃。该文章和一些商业激波管的技术手册在此被参考引用。
(f)因为运输的目的，传统激波管在很多国家被归入炸药类，这引起了运输的额外成本和困难，尤其是在因为反对恐怖主义的斗争而加强了危险品规定后。
(g)由于离子性填料如SURLYN的亲水特征，在现场实践中常常发现传统激波管在长时间暴露于2巴以上压力的水下后不能传播。
(h)仅用SURLYN制造的管具有低的拉伸强度，且对磨损、纽结、结等抗性低，要求聚乙烯额外的外层的共挤出。尽管如此，该方法不能避免昂贵的SURLYN的使用；
(i)传统炸药粉末在管内部被来自炸药乳液的热烃(对可能是柴油)污染时，缺乏对传播而言足够的激活能。聚合物，包括LLDPE对攻击相当敏感。少量粘附增强添加剂，最可能是EVA共聚体，甚至更易受到柴油挥发部分的攻击。需要亲水聚合物如PVA的额外层，但在现场实践中的恶劣环境条件下，该层的磨损抗性相当的差，造成的该层的去除和失败。作者进行了一系列PVA包被管的测试，且该层的低粘性得到提高；
(j)根据制造商公布的说明书，传统激波管的爆燃速度在1,800至2,200m/s之间，和在2,000m/s的平均速度的10％范围内。该相对宽的范围干扰了延迟元件定时的准确性。美国专利5,173,569、5,435,248、5,942,718以及作者的巴西专利P19502995均将激波管作为电延迟雷管的起爆药。这些雷管其特征在于高度精确的电子延迟元件。然而，将特定长度的管的定时误差加入电子电路的固有定时误差。在用于露天采矿的21m的典型管长中，误差将在+/-1ms，而电子电路的固有误差典型地在+/-0.1ms；
k)传统激波管爆燃产生基本气态的反应产物，维持冲击波，该冲击波在离开管尖时通过气体的膨胀迅速地扩散释放出的大部分热能。因为该原因，传统激波管输出不能点燃低燃烧敏感延迟混合物，要求额外的、高度燃烧敏感点火元件以点燃更慢的延迟元件。高度燃烧敏感混合物常常也对机械冲击、摩擦和静电放电高度敏感，增加了事故的风险。额外元件增加了制造的成本；
本专利申请的烟火激波管，如巴西专利PI8104552中预见的，具有以下不足：
A)烟火混合物使用有毒成分(K2Cr2O7、Sb2O3、Sb2O5)和易燃溶剂，要求回收溶剂、操作保护和合适的垃圾处理；
B)塑料管挤出的方法包括在形成塑料管的过程中加入预先制备的敏感烟火混合物的剂量，操作和处理存在安全风险；
C)和传统激波管相似，烟火激波管对乳液炸药中存在的烃的攻击没有抵抗能力，且延长的暴露导致传播的失败；
D)O2+Al或Mg的混合物在实践中显示不可行，因为在制备中气体的损失和产物的使用；
E)Fe2O3+Al或Mg的混合物在实践中显示不可行，因为这些烟火混合物对雷管的点燃刺激的低灵敏度以及传播失败的高比率。证明基本的原因是成分的高Tammann温度；
F)由于D和E条中的限制，留下的仅有的选择是高毒性的、高摩擦和冲击敏感的K2Cr2O7、Sb2O3和Sb2O5与Al或Mg的混合物；
G)在铝热反应中生成的反应产物，Al2O3、K2O、Sb、氧化锑、由专利权利要求限定的必要固体，具有低热导性，该低热导性抑制了更慢的，低敏感延迟元件的点燃；
H)如同传统激波管，粉末状烟火混合物也呈现出对管聚合物的低粘附性，特别是在LLDPE中；
I)没有优化烟火混合物以实现通过封闭结、缺口或扭结的传播。
在美国专利US4,757,764中预见的用于控制爆炸操作中的启动信号的系统具有以下不足：
Aa)如同在原始烟火激波管中发生的，该过程也包括在塑料管的形成中，加入一定剂量的预先制备的敏感烟火混合物，存在操作和处理的安全风险；
Bb)系统利用了直接的管一管连接，通过预定长度的管专门提供时间延迟，且限制在数十毫秒范围的快速延迟，而现场爆破操作要求达到10秒的延迟时间；
Cc)粉末状混合物，在其配方中不含粘附添加剂，对管多聚体呈现低的粘附性，要求使用昂贵的材料如SURLYN或硅树脂，如同在说明性报告中所有的实施例中所看见的；
Dd)由于作者的目的是通过充分降低速度的管获得延迟系统，去除延迟元件且直接点燃雷管中的高敏感性初级炸药，不需要对传输信号的热性能进行优化。低速混合物缺乏直接点燃较慢的、低敏感性延迟混合物的能量，以及通过封闭扭结、结或缺口的能量；
开发“热激波管的制备方法及其产品”以克服制造方法和目前激波管性能中存在的问题。该方法是一种新方法。
现有技术的研究重点主要是获得形成管的聚合物的理想性质，但不优化烟火混合物配方，以使用普通的低成本的聚合物。该新方法也是多重目的的，即通过烟火混合物的配方获得最大可能数目的理想性质。该专利申请的方法和产品相比目前的激波管具有以下优势：
—热激波管使用低毒性的优化烟火混合物；
—该方法在挤出过程中允许两种非活性成分的连续加料和混合，这些成分在混合前对摩擦和冲击实际上都很不敏感，由此基本上降低了操作中意外启动的可能性，甚至是万一在制备中将管点燃，通过非常小量的混合物的爆燃引起最小化的损失；
—该方法还包含一更安全的烟火混合物，通过用去敏感添加剂将氧化剂成分包被，该混合物对摩擦和机械冲撞具有更小的灵敏度；
—使用相同的添加剂，甚至是更便宜普通的聚合物包括LLDPE，其烟火混合物对塑料管实现了极佳的吸附，避免了管中部分存在空隙或加样过量；
—该产品与保持了与目前的传统激波管相关的烟火激波管的一些长处：对传播更高的灵敏度和敏感性，通过缺口或洞的传播、以及运输的低风险等级；
—由气体形成的信号传输火花和由熔融金属产生的一样多，且因此火花通过过管中的结、封闭扭结或障碍物，且表现出通过热传导和对流进行的最优化的热传输，直接点燃不太敏感的、较慢的延迟柱。
—热激波管对热爆炸乳液中存在的海运重柴油的环境暴露具有抵抗能力，甚至在高温下暴露72小时后仍保持功能(在纯的海运重柴油中65℃24小时+40℃48小时)；
—热激波管具有在平均速度+/-1.67％内的传播速度精确度，即在1,200m/s中十/-20m/s的误差，在21米长管中仅对电延迟雷管增加了0.3毫秒的误差。
发明领域
本发明承认发明者从申请者处获得的制备和使用烟火激波管BRINEL的权利以及为了另外的目的进行的研究：
—取代烟火混合物的有毒成分；
—在混合物与管内表面粘附方面的改进；
—去除混合物对冲击和摩擦的敏感性；
—降低对烟火混合物操作的风险；
—使用自动的、无风险的且环境安全的工艺取代使用高强度人力劳动的烟火混合物的制造过程，包括危险溶剂的研磨和重结晶，以及处理大量的敏感的烟火混合物；
—由传导和对流进行的极佳的热转移产生优化的火花，没有气体膨胀的热扩散；
—在暴露于达到65℃的热柴油炸药乳液3天后制造具有功能的管。
俄罗斯化学家Tammann说明了用于理解获得的发明性效果的一基本概念。根据他的理论，在固体物质中起始氧化还原反应需要的振动能在等于物质熔点一半的绝对温度(K)下可以大量获得。Tammann的该温度解释了为何某些成分使得烟火混合物对热和燃烧以及机械冲击相当敏感，而另一些成分非常难以开始传播。例如，Tammann温度是193℃的粉末铝和Tammann温度是632℃的氧化亚铁—氧化铁Fe3O4的混合物特别难以起始和传播，而粉末铝和Tammann温度仅为47.5℃的氯酸钾的混合物特别危险。本发明的一个基础是获得足够的活化能保证烟火反应的起始和传播，甚至在管内部被来自爆炸乳液的烃染料污染时，这些污染降低了烟火反应的焓。足够参与烟火混合物的低温物质可以是高氯酸钾、氯酸钾、三硫化二锑、硫、硝酸钾、高氯酸铵、氯酸钠、或任何Tammann温度适合于本目的的物质。本发明也基于一观察，但不限于该观察，即产生具有高热传导和热对流系数的产物的烟火反应将实现更好的传播连续性，且将点燃具有更高热效率的延迟元件，从而允许使用更小、更慢的延迟柱而不需要额外的点燃元件。作为关注的氧化还原反应，我们有：
或
其中熔融的金属铁提供了极佳热传递，热传导和对流提供一样多的热传递。发明根据的另一个观察是仅产生固体或液体产物将不能通过结、纽结、束缚等。必须产生足够的气体体积允许聚合物在折叠或束缚周围的弹性膨胀，迫使火花通过。然而，该气体体积不能过量，否则火花的固体和液体产物将在管尖扩散，并伴随着气体膨胀，这将造成对延迟元件点燃所必需的热能的损失。对气体产生合适的成分的实施例是三硫化二锑、高氯酸钾、硝酸钾、硝酸钠、高氯酸铵、高氯酸钠等。作为发明基础的另一个认识是某些产品具有润滑性质和表面粘性，这些性质降低了混合物对摩擦和机械冲击的灵敏度，并甚至对困难的聚合物如纯LLDPE产生了粘性。这些产品的实施例是：云母(镁和水合硅酸铝)以及石墨。本发明的另一个目标是获得未被公开的过程，其中氧化剂和添加剂的混合与石油或还原试剂分开，在自动的、连续的或半批量的过程中，在自身的塑料挤出机中获得最终的活性混合物，由此在任何时刻只有很小量的烟火混合物形成，在工业生产中将管的意外点燃的风险和影响最小化。作为本发明基础的另一个方面是在现场应用中，为了通过管中意外的最终的缺口或洞传播，火花应当由同样多的高热转移的产物和气体产物构成，由此发生热转移实现烟火信号传输的连续性以及实现为管的开放部分释放火花的机械脉冲。
热激波管的优化配方的开发通过一些实践测试完成。对这些测试，通过在挤出机的熔融纯LLDPE的内直径内喷洒粉末烟火混合物的配方进行给料。将管冷却并拉长以获得具有3.1mm外径，1.4mm内径的弹性管。作为对比，从主要制造商处获得的传统SURLYN激波管以及来自申请者的现有技术烟火激波管被取样并测试。
为了更好地理解实施例，如下对测试进行说明：
1)传播速度测试：将测量长度为5m的管部分放在与精密计时表相连的两个光学传感器之间。当管被点燃时，火花的光在通过第一传感器时开始计时，且当通过第二传感器停止计时。将5除以以秒计算的时间获得传播速度；
2)纽结传播测试：在10个样品中，管火花应当通过10个封闭的180°折叠传播，这些折叠间隔相同的距离。该最小距离选自以下长度：1米、50厘米、30厘米、20厘米和10厘米，其中所有10个样品完全通过没有失败的距离被记录为“纽结间的最小距离”；
3)紧结传播测试：1米长管样品在其中间部分有单结，且管的两端由液压驱动牵引设备控制，同时与一负荷室(loading cell)相连以测量打结管的拉伸强度。将管点燃，且记录五个连续样品在结中传播的最大负荷。最大负荷越高，管在紧结中传播的能力应该更好，该紧结在现场应用中偶发。作为对比，对单层激波管以及双层传统激波管(LLDPE和SURLYN)进行该测试；
4)低能导爆芯(detonating core)启动：100个1米长管样品通过“J”型连接器与导爆芯线相连，该导爆芯具有2g/m的PETN的芯装填，启动导爆芯。不能传播的管的数目被记作“由2g/m导爆芯启动失败的比例”；
5)机械冲击灵敏度：将烟火混合物粉末样品放在已知重量的下落锤下，锤从某一高度自由落下。通过公式E＝m.g.h计算5个连续样品爆燃的能量，其中m是自由落体的质量，g是局部的重力加速度，且h是点燃的最小高度；
6)慢延迟灵敏度：将延迟元件放在6mm外径的PVC软管的末端，该元件具有8.3秒的延迟时间，24mm长的压缩延迟粉末柱，粉末包含慢延迟混合物，该元件没有点燃混合物的任何额外层，该PVC管具有可变长度，其另一端有1.0米长的热激波管尖。当点燃热激波管时，火花应从软管内部通过自由空间并启动延迟元件。人们认为元件被点燃的软管越长，火花的热性能将更好。在5个连续样品中点燃的最大软管长度被记录为“慢延迟元件的灵敏度”；
7)管对管的“空气间隙”：3米长的热激波管在中间长度被横切且将一半按测定的空间移开，通过铝管保持“半管”型的排列。火花在5个连续样品中通过管部分的自由间隙时起始第二部分的最大距离，被记录为“全点燃空气间隙”；
8)在暴露于热炸药乳液后的启动：12米长的热激波管的30个样品被浸入65℃的大量热炸药乳液中，乳液使用海运柴油作为燃料，如工业中常见的，样品两端用橡皮塞和褶皱铝盖密封，且将容器放在65℃的实验室炉中24小时。在此阶段后，将炉的自动调温器降低至40℃，且将样品置于乳液中再放置48小时，总计暴露72小时。将管点燃且将失败的管的比例记做“暴露于热乳液后失败”；
9)混合物与管的粘附：10个5米长的管样品在精度为0.0001g的分析天平上称重。此后，用流速为0.3Nm3/分钟的压缩空气冲刷管内部2分钟以去除未粘附的粉末。再次对管称重并记录重量。用氢氧化钠水溶液水流冲洗管内部以溶解铝和高氯酸盐，并去除氧化铁和云母，消除粘附的粉末。对空的塑料管称重。在确定了管内径后，计算表面积并通过差异计算按面积比率的自由粉末填充、按面积比率的粘附粉末填充、以及自由粉末质量占总粉末质量的百分比。
表1中整理并总结了测试结果。
根据表1中的测试结果，以相应百分比40/27.5/31.5/1.0的Al/Fe3O4/KClO4/云母配方呈现最好的性能。具有65％Al的高含量铝燃料具有相应的750m/s的更低的速度，这意味着在纽结和结中传播时不足的火花性能以及对慢延迟元件非常低的敏感性。另一方面，以30/32.5/36.5/1.0配制的极低铝燃料将产生非常大的气体体积，在管尖散播火花产物，降低慢延迟元件的灵敏度和“全点燃空气间隙”。同样证明了云母在提高混合物与管的粘附以及降低混合物冲击灵敏度方面的效应。根据完成的研究和实际测试可以得出结论热激波管的优化配方包括：
-32％至60％的粉末铝。可以使用能够产生高温火花的其它粉末燃料或还原试剂，如镁、硅、硼和锆；
-15％至35％的粉末氧化亚铁-氧化铁-Fe3O4。可以使用在氧化还原反应中产生高热传导和对流产物的其它物质如氧化铁-Fe2O3、氧化亚铁-FeO、氧化钴、氧化铜-CuO和氧化亚铜-Cu2O；
-20％-40％的高氯酸钾-KClO4。可以使用其它能够降低烟火反应活化能并产生足够通过纽结、结或管束缚的气体体积的Tammann温度低的物质，如氯化钾、硝酸钾、高氯酸铵、高氯酸钠、硫和三硫化二锑；
-0.5％至3.0％的云母。可以使用能够促进粘附和降低冲击和摩擦灵敏度的其它物质如石墨。
烟火混合物配方的成分可以具有混合特征，换句话说，相同的物质成分在同一时间具有如上所述的多于一种的功能。
为了将激波管优化获得更好的性能，在生产中更高的安全性并降低环境和职业健康风险，配方成分的特征可以独立地和结合地使用到传统激波管上。
通过以下附图可以更好地理解本专利：
图1：显示了制备热激波管的方法的方框图；
图2：显示了热激波管火花，离开管尖；
图3：作为对比，显示了当离开管尖时，传统激波管(现有技术)的基本气体产物；
根据图1，制备热激波管的方法具有以下顺序：
a)此前充分混合氧化剂和粘附增强剂以及去敏感添加剂，形成混合物I；
b)将混合物I填充进加料筒，且将燃料加入另一个加料筒；
c)平衡比例的混合物I和燃料连续地加料，加料通过两个平行的加料线型设备或通过振动加料器或任何其它传统的重量或体积微加料方式进行，这些方式与塑料管挤出机控制环路中的具有频率控制器或任何其它的传统控制器的电动马达相连，由此平衡后的料连续地到达带有底屏的滚筒匀浆搅拌器，制备少量的敏感的最终烟火混合物，该底屏与塑料管挤出机的挤出环相连；
d)在制备烟火混合物的同时，通过挤出机环挤出熔融的聚合物形成塑料管，与此同时通过重力将最终的烟火混合物加入正在形成的塑料管中，获得热激波管。
处理的额外步骤可以包括管冷却、管拉伸以获得拉伸强度、管的热处理，以及塑料处理领域中其它的传统技术，而不违背本发明的指导。
最终的产品热激波管使用传统塑料管，如EVA、聚乙烯、LLDPE或SURLYN，其外径在2.0至6.0mm之间，内径在1.0至5.0mm之间，且含有与其内壁粘附的5至40mg/m的烟火混合物；
图2显示了在传播中离开管尖时的热激波管火花，该图表示了管火花的高速照片，其中可以看见高温固体和熔融产物(1)，这些产物包括高热传导和对流熔融铁，气体产物(2)，负责管尖的熔融喷射。
图3作为对比显示了在传播中离开管尖时的传统激波管(现有技术)基本气态的产物，该图也代表了管火焰的高速照片，其中可以看见基本气态产物(1)通过气体膨胀在管末端的扩散。这些对比照片说明了为什么传统激波管不能通过缺口传播且没有点燃低敏感延迟柱的能力。
                表1-实际测试结果
配方 传播速度   纽结传播测试中纽结之间的最小间距 紧结传播 低能导爆芯启动 冲击灵敏度 慢延迟灵敏度 全点燃空气间隙 暴露于热炸药乳液后的启动   混合物对管的粘附(自由粉末的％)
  Al65％Fe3O417％KClO417％云母1.0％ 750m/s 所有距离失败 3f-kg 8％ 9.2N 8cm 80mm 25％ 5％
  Al50％Fe3O424.5％KClO424.5％云母1.0％ 1170m/s 1m 8f-kg 0 9.2N 16cm 100mm 0 3.8％
  Al40％Fe3O427.5％KClO431.5％云母1.0％ 1260m/s 30cm 11f-kg 0 9.2N 22cm 120mm 0 4.0％
  Al30％Fe3O432.5％KClO436.5％云母1.0％ 1290m/s 30cm 12f-kg 0 9.2N 5cm 15mm 15％ 3.2％
  现有技术烟火激波管标准的Al/K2Cr2O7 1000m/s 所有距离失败 3f-kg 0 3.8N 8cm 100mm 30％ 18.3％
  传统激波管单层标准的混合物HMX/Al 2000m/s 1m 2f-kg 0 3.8N 点燃失败，甚至在零距离 10mm 未进行 未进行
  传统激波管双层标准的混合物HMX/Al 2000m/s 50cm 8f-kg 0 3.8N 点燃失败，甚至在零距离 10mm 未进行 未进行

Claims (9)

1、“热激波管的制备方法”，其特征在于以下顺序：
a)此前充分混合氧化剂和粘附增强剂以及去敏感添加剂，形成混合物I；
b)将混合物I填充进加料筒，且将燃料加入另一个加料筒；
c)平衡比例的混合物I和燃料连续地加料，加料通过两个平行的加料线型设备或通过振动加料器或任何其它传统的重量或体积微加料方式进行，这些方式与塑料管挤出机控制环路中的具有频率控制器或任何其它的传统控制器的电动马达相连，由此平衡后的料连续地到达带有底屏的滚筒匀浆搅拌器，制备少量的敏感的最终烟火混合物，该底屏与塑料管挤出机的挤出环相连；
d)在制备烟火混合物的同时，通过挤出机环挤出熔融的聚合物形成塑料管，与此同时通过重力将最终的烟火混合物加入正在形成的塑料管中，获得热激波管。
2、“热激波管”，将烟火混合物用于氧化还原反应，其特征在于，具有以下成分的优化配方：
a.能够产生高温火花的粉末燃料或还原试剂；
b.通过氧化还原反应产生高热传导和/或对流产物的燃料或氧化剂物质；
c.一或多种低Tammann温度的燃料或氧化剂物质，这些燃料或物质能够降低烟火反应的活化能；
d.能够产生足够通过纽结、结或管束缚传播的气体体积的物质；
e.能够促进烟火混合物的冲击和摩擦灵敏度降低的物质；
f.能够促进粘附的物质。
3、根据权利要求2中的“热激波管”，其特征在于具有以下成分的优化配方：
a、32％至60％的粉末铝；
b、15％至35％的粉末氧化亚铁-氧化铁-Fe3O4；
c、20％-40％的高氯酸钾-KClO4；
d、0.5％至3.0％的云母。
4、根据权利要求2中的“热激波管”，其特征在于具有以下成分的优化配方：
a)能够产生高温火花的粉末燃料或还原试剂，是镁、硅或锆；
b)产生高热传导和/或对流反应产物的物质，是氧化铁-Fe2O3、氧化亚铁-FeO、氧化钴、氧化铜-CuO或氧化亚铜-Cu2O；
c)能够降低烟火反应活化能并产生足够通过纽结、结或管束缚的气体体积的Tammann温度低的物质，是氯化钾、或硝酸钾、高氯酸铵、高氯酸钠、硫或三硫化二锑；
d)能够促进粘附和降低烟火混合物冲击和摩擦灵敏度的物质，是石墨。
5、根据权利要求2中的“热激波管”，其特征在于在配方中使用的相同物质具有多于一个的混合特征：产生高温火花、具有低Tammann温度、产生高热传导和/或对流的反应产物、产生足够通过纽结、结或管束缚传播的气体体积、促进粘附以及降低烟火混合物的冲击和摩擦灵敏度。
6、根据权利要求2中的“热激波管”，其特征在于使用具有低Tammann温度特征的物质作为传统激波管反应混合物中的添加剂。
7、根据权利要求2中的“热激波管”，其特征在于使用具有产生高热传导和/或对流的反应产物特征的物质作为传统激波管反应混合物配方中的添加剂。
8、根据权利要求2中的“热激波管”，其特征在于使用具有促进粘附的特征的物质作为传统激波管反应混合物配方中的添加剂。
9、根据权利要求2中的“热激波管”，其特征在于使用具有降低烟火混合物的冲击和摩擦灵敏度的特征的物质作为传统激波管反应混合物配方中的添加剂。
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