炸药
诺贝尔第二重要的发明是1867年的炸药。他从希腊语中创造了这个名字动力学,“权力”。的基础发明他的发现是硅藻土,一种多孔硅质地球,会吸收大量的硝化甘油这种产品比单独使用硝酸甘油更安全、更容易使用。
诺贝尔所称的一号炸药含有75%的硝酸甘油和25%的甘油甘油。在发明后不久,诺贝尔就意识到,古尔这种惰性物质不仅对海洋没有任何贡献权力但实际上因为被吸收了,所以被减损了热否则就能改善爆破行动。因此,他转向活性成分,如木浆作为吸附剂和硝酸钠用于氧化剂。通过改变硝酸甘油与这些后来被称为“兴奋剂”的物质的比例,诺贝尔不仅改善了效率但也能制备不同强度的炸药,称为直炸药。因此,40%的炸药含有40%的硝酸甘油和60%的毒品。
诺贝尔在1869年申请了在炸药中使用活性成分的专利。然而,其他几个人几乎同时获得了类似的专利,结果是没有人能对这项发明提出明确的权利要求。
诺贝尔的下一个杰出贡献是他发明了凝胶状的炸药在1875年。有一个传说他伤了一根手指,用了一种相对低浓度的胶体棉氮内容硝基混合在一起醚还有酒精,用来掩盖伤口后来,由于疼痛无法入睡,诺贝尔去实验室研究棉胶对硝酸甘油的影响。令他非常满意的是,他发现在溶剂蒸发后,仍然有一种坚硬的,塑料材料。他发现他可以通过直接向硝酸甘油中加入7%到8%的胶体型硝化棉来复制这一过程,少量的硝化棉可以降低粘度,使他能够添加其他活性成分。他称原始材料为爆破胶还有混合涂料明胶炸药。这些产品的主要优点是高水耐爆性和爆破作用功率均大于类似的炸药。这种增加的动力来自于更高的能量的组合密度以及一定程度的可塑性,可以完全填充钻孔(在煤层或其他地方为植入炸药而钻孔)。
第一次大规模生产硝酸甘油美国归因于乔治·莫布雷,一位才华横溢的化学家他对索布雷罗和其他欧洲人的研究抱有极大的兴趣。莫布雷发布了一则提供硝酸甘油的广告。这导致了一个邀请制造它完成Hoosac隧道在北亚当斯马萨诸塞州。莫布雷的工厂于1867年下半年建在北亚当斯附近。该公司的大部分产品都进入了隧道,但也有相当数量的产品被冷冻运输到美国东部和加拿大各地。纯硝酸甘油,相对不敏感的冻结形式,冻结约11°C(52°F),因此,很容易保持冻结包装在冰。然后关闭了他的工厂,因为专利尽管困难重重,莫布雷在生产和运输过程中没有发生任何事故,生产了大约45万公斤(100万磅)的硝酸甘油。
在美国,硝化甘油最早的主要用途之一是爆破油井增加油的流量。该国的E.A.L.罗伯茨公司获得了这一程序的专利,后来根据诺贝尔专利获得了生产和使用硝酸甘油的权利。从理论上讲,这使他垄断了打油井的业务,他的公司主导了这一领域,但他的许多竞争对手忽视了他的专利权。
1883年以后,除了少数不重要的例外,硝酸甘油的使用仅限于油井射击。近年来,已经开发出更有效的方法来增加油流量。由于硝酸甘油在小井中更为经济,因此偶尔仍会使用。
三个隧道脱颖而出基准在爆炸物的使用史上:首先是蒙特Cenis这条13公里(8英里)长的铁路隧道穿过阿尔卑斯山脉法国1857年至1871年的意大利是最大的建设的工作黑色粉末到那时为止;其次是6.4公里(4英里)Hoosac,也是一个铁路工程,在建造期间(1855-66年),硝酸甘油首次在大规模建造中取代黑火药;第三个是内华达州的Sutro矿山开发隧道(1864-74),这类工作开始从硝酸甘油转向炸药。
硝酸铵
在直炸药和明胶之后,炸药的下一个重要进展是替换的硝酸铵为部分硝酸甘油提供更安全、更便宜的产品。1867年,在瑞典,硝酸铵在炸药中的使用已经被其他人申请了专利,但正是诺贝尔设计了含有20%至60%硝酸铵的明胶,成功地制造出了新的“额外炸药”。
在1867年至1884年期间,许多人致力于开发非胶状硝酸铵混合物,但没有任何价值,主要是因为硝酸铵太吸湿;也就是说,它太容易吸收水分了。1885年R.S.美国人彭尼曼找到了一个解决问题的方法,即在硝酸铵上涂上少量的硝酸铵石蜡,或类似的物质,在使用之前。随着这一发展,一系列氨炸药很快流行起来。当开发出其他更安全的方法来处理水分问题时,涂层就停止了。
所有主要地下——煤矿各国都有类似的爆炸物和法规。在美国已经被美国批准的炸药局在地下煤矿中使用的许可证称为许可证。除了通过局里的考试安全测试时,这些炸药必须按该局指定的方式使用。在英格兰这些炸药被认为是被允许的;在法国,explosifs antigrisouteux;在比利时,爆炸s.g.p。(Sécurité, grisou, poussière);而在德国,schlagwettersichere Sprengstoffe。几乎毫无例外,这些炸药的主要成分都是硝酸铵,因为它的爆炸力低温度,几乎所有的都含有冷却剂,如氯化钠(普通盐)或氯化铵防止它们在矿井中爆炸的热量点燃地下气体,如甲烷,或它们与煤尘的组合,并引起火灾或灾难性的二次爆炸。敏化剂通常是少量的硝酸甘油,但在某些情况下是三硝基甲苯,三硝基甲苯(稍后讨论);例如,据说一个典型的俄罗斯允许用量是68%的硝酸铵,10个TNT, 20个氯化钠和2个树皮粉。
作为合成由于生产工艺的改进和原料从煤改为天然气,炸药行业集中精力用硝酸铵代替硝酸甘油。两个重要的产品是(1)低密度氨炸药和(2)semigelatins。在它们发育之前,大多数炸药的密度都差不多,而且相当高。通过改变炸药的用量来改变不同等级的强度。新的概念是尽可能采用最强的配方,用最少的硝酸甘油和最多的硝酸铵,并用适当的低密度成分,如甘蔗渣(从甘蔗中提取糖后剩下的纸浆),系统地稀释它,这样一根新产品将具有与旧产品相同的爆破作用。这为用户提供了大量的节省,因为每根新产品的成本要低得多。
低密度氨炸药与半明胶之间的唯一区别是,半明胶通过使用硝化纤维和较高的硝酸甘油含量而部分糊化。这种糊化提供了良好的耐水性和塑性程度,在爆破前的加载孔中是可取的。
有方法可以获得温和的氨炸药的耐水性,而不诉诸于硝酸甘油的糊化。最常见的方法包括使用防水剂,如硬脂酸钙,以及在炸药表面形成水凝胶的成分,以减缓水的进一步渗透。后者的例子是预糊化淀粉产品和黑麦面粉。
低凝点炸药
试图减少冰点在诺贝尔奖将硝酸甘油商业化后不久,人们就开始使用它。冷冻炸药是非常不敏感的,有时以至于它不会给出可靠的性能,而且它是很难使用的,因为它不能打孔插入一个雷管或者在钻孔上挖洞。因此,几乎所有的水都必须解冻才能使用,而粗心的解冻方法导致了许多事故。直到1907年,人们才研制出一种相当成功的低冰点炸药生产方法。这需要加入20%到25%的液体TNT与硝酸甘油的异构体(分子式相同但结构不同的分子)。它在短时间内被甘油中的硝化糖溶液所取代。1911年,人们发现了一种生产双甘油酯(一种甘油聚合物)的实用方法。其硝化产物四硝酸甘油与硝酸甘油混合后,其凝固点大大降低。
冻结问题的最终解决方案在1925年被发现,当时合成乙二醇成为可用。硝酸乙二醇的爆炸性质与硝酸甘油的爆炸性质几乎相同,其低冻结特性非常好。含有它和硝酸甘油混合物的炸药被存放在露天点巴罗在阿拉斯加州,连续四年没有结冰。