HMX

奥克托今(HMX),也称奥克托金、奥托金,是现今军事上使用的综合性能最好的炸药,具有八元环的硝胺结构,命名为“1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷”,化学名“环四亚甲基四硝胺”。HMX长期存在于乙酸酐法制得的黑索金(RDX)中,但是直到1941年才被发现并分离出来。HMX的撞击感度比TNT略高,容易起爆,安定性较好,但成本较高。通常用于高威力的导弹战斗部,也用作核武器的起爆装药和固体火箭推进剂的组分。
HMX发现以后,各国专家提出了多种制备方法,目前较为常见的是由乙酸酐、多聚甲醛和硝酸铵存在下,用浓硝酸硝化乌洛托品得到。中国高能材料化学家张熙和等,提出了以硝基脲为起点的小分子合成路线,现已具备中试规模。
1941年,生产黑索今的一家化工厂发现,在黑索今中的一种杂质的含量可以决定黑索今的爆炸效果。这种杂质多,这批产品质量就好,否则就要差一些。经过提纯,发现这是一种黑索今的同系物,只不过是一个8员环,所以被命名为octagon(八边形),音译为奥克托今。 奥克托今的密度大于黑索今,爆速、爆热都高于黑索今,化学安定性甚至好于梯恩梯,是已知单质炸药中爆炸效果最好的一种。但是由于其生产工艺要求高,产品很难提纯,生产成本高,所以尚未作为常规装药应用于战争中,而是逐渐应用于导弹战斗部、反坦克武器装药。如果能够降低成本,提高产率,这位精英一定能够成为明天的炸药明星。
其爆炸反应方程式为: C4H8O8N8→4N2↑ + 4H2O↑ + 4CO↑ 分子式(CH2NNO2)4,白色结晶粉末,钝化处理过的有其它颜色,造型粉为小颗粒。密度1.902~1.905g/㎝3,熔点276~280℃。有四种晶型,常见的为β-HMX。不溶于水,溶于二甲亚砜。氧平衡-22%,爆热5673KJ/㎏,爆速9110m/s(ρ=1.89g/㎝3),另有文献报道为9124m/s(ρ=1.84g/㎝3),9000m/s(ρ=1.90g/㎝3)。作功能力162%,猛度150%。感度较高,撞击感度100%(10㎏锤,25㎝落高),摩擦感度100%(摆角90°)。爆发点327℃(5s)。在密闭容器中的HMX,温度保持200℃,30分钟可能发生自爆。HMX的毒性很小,但仍有替在的危险性。 制备 使用乙酸酐法制RDX时,产品中含有约10%的HMX。最初,HMX就是从这种RDX与HMX的混合物中分离出来的。当人们发现HMX的优越性能后,立刻对它的制备展开了大规模的研究。先后提出十余种比较成功的合成方法。目前应用较广的是乙酸酐法,得率仅50%左右。此外,还有我国研制的RDX-HMX综合工艺(新乙酸酐法)、硝基脲法(尿素法)以及国外的TAT法、DADN法等。乙酸酐法的改进型方法很多,例如用多聚甲醛作稳定剂的乙酐法,得率可以提高到80%。用上述方法制出的HMX一般是多种晶型的混合物,感度高,安定性差,需要转晶--将各种晶型的HMX转为β-HMX,同时除去不安定的副产物。常用的转晶方法有溶剂法和硝酸法。 用途 虽然HMX的造价较高,但由于其卓越的性能,得到了大范围的应用。
手榴弹、地雷、爆破筒等,使用HMX可能有些浪费,但各种导弹、穿爆弹和某些特殊的炮弹,使用HMX能增加威力,减小体积,增强战斗力。HMX还用在核战斗部中,作起爆装药。