水胶炸药的诸多优点,被广泛用于工业生产,但是水胶炸药有个缺点就是低温下拒爆。水胶炸药中的水在低温下会结冰,硝酸铵受温度影响较大,温度降低,会有大量硝酸铵晶体析出,导致爆轰难以传播下去。(1)从水胶炸药的组分和作用进行分析,根据水胶炸药的配方设计原则,设计出基础配方。配方主要组分为硝酸铵46.4%,硝酸甲胺31%,硝酸钠10.5%,水10.3%。(2)本实验选择了大量的抗冻剂来做硝酸铵的抗冻试验,发现了多元醇和糖类抗冻效果较好。实验表明:复配的抗冻剂比单质抗冻剂效果好,其中乙二醇和二甲基亚砜,乙二醇和蔗糖以及甲酰胺和山梨醇的这三种复配最佳。-15℃不结冰,且低温下硝酸铵析晶较少。特别是乙二醇和二甲基亚砜的复配,在-16℃下,硝酸铵溶液的溶解度达到70g。(3)低温下硝酸铵溶液仍然会析出晶体,并且这些晶体会聚集在一起,影响水胶炸药的传爆,降低感度和威力。实验中通过添加三类表面活性剂和阴/阳离子复配的表面活性剂来改善硝酸铵(AN)的析晶形貌和大小。实验得出结论,非离子表面活性剂对硝酸铵的晶形几乎不产生影响;阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂效果要好;添加阴/阳离子复配的表面活性剂的AN晶体尺寸要明显小于单一表面活性剂下的晶体。十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的按摩尔配比在4:1~7:1的配比下效果最佳,晶体呈絮状,有少许小晶粒沉淀。(4)加入体积比为1:1的复配抗冻剂(乙二醇和二甲基亚砜)其添加量为3%到水胶炸药中,放到冰箱中后,药卷外观较软,但是并不能正常起爆。说明仅仅加入抗冻剂并不能提升水胶炸药的低温性能。(5)加入体积比为1:1的复配抗冻剂(乙二醇和二甲基亚砜)添加量为3%以及十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵摩尔比为4:1的复配的表面活性剂添加量为0.1%加入到水胶炸药体系中,实验发现,该种抗冻水胶炸药在-15℃成功传爆,而且爆速达到了3000m/s。(6)优化抗冻水胶炸药的配方,使该配方能够适应更加恶劣环境。加入高能物质铝粉,最终该抗冻水胶炸药在低温下爆速能达到3500m/s。