4. Podział materiałów wybuchowych [3][4]

Materiały wybuchowe można podzielić wg wielu kryteriów chemicznych np. na organiczne i nieorganiczne, alifatyczne, cykliczne i aromatyczne, ciała stałe czy płyny. Podstawowy podział chemiczny przedstawia schemat.

Podział ze względu na siłę materiałów wybuchowych stosuje się w odniesieniu do jednostkowej masy (np. 1 kg) i ma on zastosowanie przede wszystkim podobnie jak podział pod względem wrażliwości na bodźce w przypadku używania materiałów wybuchowych w praktyce. Najistotniejszy jest jednak podział ze względu na wykorzystanie ich właściwości, to właśnie taki podział wykorzystuje się w terminologii i literaturze dotyczącej środków wybuchowych. Klasyfikacja opiera się na sile materiałów i ich zastosowaniu. Wyróżnia się podstawowe cztery grupy:

materiały inicjujące,
materiały kruszące,
materiały miotające,
masy pirotechniczne.

Pierwsza grupa materiałów wybuchowych obejmuje substancje, w których przy ciśnieniu atmosferycznym i przy temperaturze pokojowej do przejścia od palenia do detonacji wystarczy ilość substancji mniejsza niż 1 gram. Prędkość detonacji materiałów inicjujących ustala się w bardzo krótkim czasie i na bardzo krótkim odcinku materiału, zaledwie ułamka milimetra. Charakterystyczną cechą tych materiałów jest duża wrażliwość na bodźce powodujące detonację, stąd też wykorzystywane są do w spłonkach zapalających i spłonkach pobudzających (detonujących). Spłonki służą do inicjowania innych materiałów wybuchowych wymagających silnego bodźca do zapoczątkowania reakcji wybuchowej. Spłonki są min. ważną częścią bomb i pocisków, w których po dotarciu impulsu elektrycznego, lub uderzeniu mechanicznym w spłonkę następuje detonacja materiału inicjującego (zaledwie kilka miligramów), a fala uderzeniowa detonacji powoduje detonację, albo zapalenie (w pociskach) lub detonację, albo wybuch (w bombach) innego materiału. Z uwagi na czułość i małą ilość, jaka potrzebna jest w przemyśle materiałów wybuchowych materiały inicjujące wytwarza się na skalę laboratoryjną, najczęściej w laboratoriach zakładów produkujących bomby, czy pociski.

Najważniejszymi związkami należącymi do tej grupy są: piorunian rtęci, azydek ołowiu, trójnitrorezorcynian ołowiu (etyfinian ołowiu), tetrozen. W mniejszym zakresie zastosowanie znajdują także: azydek srebra, azydek rtęciowy, azydek miedziowy, acetylenek srebra, acetylenek miedziowy oraz niektóre nadtlenki.

Kolejną grupę stanowią materiały kruszące, w których przejście od palenia do detonacji zachodzi w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury. Stosuje się je w ilościach kilku, do kilkudziesięciu kilogramów. Są one znacznie mniej wrażliwe niż mat. inicjujące, a do zapoczątkowania reakcji wybuchowej wymagają detonacji materiału inicjującego. Pod względem siły działania fali detonacyjnej dzieli się je na materiały o normalnej sile działania i zwiększonej sile działania, którą otrzymuje się dzięki stosowaniu np. domieszek utleniaczy lub innych materiałów wybuchowych potęgujących siłę wybuchu. Stosowane są jako zasadnicze ładunki robocze ładunków wybuchowych, lontów detonujących, głowic pocisków kumulacyjnych, przeciwpancernych, ładunków min różnego rodzaju oraz bomb. Używane są zarówno w celach wojskowych jak i w użytku cywilnym. Z uwagi na szerokie zastosowanie produkcja roczna sięga setek a nawet tysięcy ton. Produkowane są w zależności od rodzaju i przeznaczenia w postaci sypkiej, jako materiały topliwe lub nietopliwe, albo też materiały plastyczne.

Najczęściej stosowane materiały kruszące to: trotyl (TNT), triaminotrinitrobenzen (TATB) tetryl, pentryt, heksogen (RDX), oktogen (HMX).

Do kolejnej grupy miotających materiałów wybuchowych zalicza się prochy i paliwa rakietowe. Dalszy podział wyróżnia prochy dymne, bezdymne i bezbłyskowe oraz paliwa ciekłe i stałe. Charakterystyczną cechą materiałów miotających jest to, że nie zachodzi w nich przejście od palenia do detonacji nawet w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury. Palenie jest w nich podstawową formą chemicznej przemiany wybuchowej. Detonacja tych materiałów może jednak zachodzić na skutek inicjacji innym ładunkiem, co jest oczywiście niepożądane i niebezpieczne. Zastosowanie znajdują w pociskach tradycyjnych (prochy) oraz w napędach pocisków rakietowych oraz rakiet, a także silnikach odrzutowych (paliwa rakietowe).

Wśród prochów najważniejsze to: proch czarny (dymny), prochy nitrocelulozowe, prochy nitroglicerynowe, prochy nitroglikolowe. Właściwości prochu zależą ściśle od jego składu, stopnia znitrowania nitrocelulozy zawartej w prochu, a także od rozmiaru jego ziaren i upakowania.

Paliwa rakietowe mają różny skład, składają się zawsze z właściwego paliwa oraz z utleniacza. Pierwszym paliwem rakietowym, jakie zastosowali Niemcy w rakietach V2 była benzyna z H₂O₂, później jako utleniacz benzyny stosowano O₂. Inne paliwa mogą składać się z prochu z różnymi utleniaczami, etanolu, wodoru z dodatkiem O₂ jako utleniacza, pantaboranu B₅H₉ i H₂O₂ jako utleniacza, lub dimetylohydrazyny (CH₃)₂N-NH₂ oraz N₂O₄ jako utleniacza.

Ostatnią grupę stanowią masy pirotechniczne, które są mieszaninami różnych palnych związków chemicznych, utleniaczy, środków wiążących oraz dodatków służących osiągnięciu efektów pirotechnicznych – błysku, koloru, dymu i efektów dźwiękowych. Szczegółowy skład ściśle zależy od przeznaczenia środków pirotechnicznych. Podstawowe dodatki wywołujące efekty wizualne to metale, ich stopy oraz sole nieorganiczne (magnez i aluminium – efekt błyskowy, sole: baru – barwa zielona, strontu – barwa czerwona, sodu – barwa żółta, miedzi – barwa niebieska), efekty dymu uzyskuje się dzięki domieszkom różnego rodzaju substancji organicznych. Jako utleniacze najczęściej stosuje się azotany i nadchlorany.

Znajdują zastosowanie w pociskach sygnalizacyjnych, błyskowych, dymnych, granatach i minach dymnych i błyskowych, bombach oświetlających. Często w warunkach ćwiczebnych zamiast prawdziwych ładunków wybuchowych, bomb, granatów, min czy pocisków różnego rodzaju stosuje się środki pozorujące, w których właściwe materiały wybuchowe zastępuje się właśnie masami pirotechnicznymi. Najbardziej znane zastosowanie mas pirotechnicznych w użyciu cywilnym to oczywiście fajerwerki, sztuczne ognie, petardy, race i naboje hukowe w pistoletach typu „straszak”. Ważnym zastosowaniem cywilnym są także race, flary i naboje ratunkowe.