（一）推进剂危险程度的认定

布登的热点学说认为，在机械作用下，产生的热量来不及均匀地分布到全部试样上，而是集中到个别小点上，如多面棱角或小气泡处。当这些小点上温度达到或高于爆发点的值时，爆炸就会首先从这些热点处开始，而后扩展为整个炸药。这些温度很高的局部小点称为“热点”。大多数推进剂对撞击、摩擦都较为敏感，HTPB推进剂也不例外。受冲击等外力作用，HTPB推进剂发生爆炸的原因与炸药一样，从微观上也可用热点学说解释。根据《丁羟推进剂落锤撞击感度试验方法QJ 3039-1998》和《复合固体推进剂摩擦感度测定方法QJ 2913-1997》，分别测定其撞击感度与摩擦感度，如表4.6所示。通过与其他物质的机械感度对比分析，能够较为全面的认知其危险性，从而选择安全的处理方式。

表4.6　HTPB推进剂与其他含能物质的机械感度比较

注：①测定条件为摆角66°、表压2.45 MPa；②测定条件为2 kg落锤。

由表4.6可知，在相同试验条件下，HTPB推进剂的特性落高数值平均为110 mm，理论上要比安全材料参照物的“B炸药”危险的多，但实际情况并非如此。由于HTPB推进剂具有内聚力，只有在特定的激励源下才能具备点火的能力，与民用炸药的经验关系不大。以撞击试验为例，一般都是以重锤落在特制的样品上，有50%的次数能使样品引起着火的高度来加以表达。由于试验对样品厚度有一定要求，推进剂薄片上的AP等敏感物质失去了黏合剂的保护，使得机械撞击转化为热应力的效应增大，表现为在较低的落锤高度时达到。对于整体而言，从受撞击发热到高温起爆过程产生相当低的功效。换言之，由于试验的局限性，使得HTPB推进剂的实测机械感度即为AP的机械感度（见表4.7），造成了危险性的误判。一般认为HTPB推进剂的火焰感度较高，而机械感度较低，如在美军危险品等级划分中（共有12类），其被列为第2类危险品（只有燃烧危险），因此使用时应着重避免明火。HTPB推进剂的危险性分析应包括三个阶段：预处理中高压水射流切割过程、机械粉碎过程和制备及使用过程。其中第一、第三阶段将分别在其他章节着重介绍，本节将体现机械粉碎过程中的安全性分析，探讨不同粉碎方式的优劣。

表4.7　AP的有关物理性质

（二）湿法粉碎的安全性计算

湿法粉碎与高压水射流切割的“降温降感”作用类似，但粉碎原理不同，以粉碎过程中的水药比反映过程的安全性：

式中：m药、m水为HTPB推进剂和水的质量，单位为kg；Q药为HTPB推进剂的爆热，单位为kJ/kg；q汽化为水的汽化热，单位为kJ/kg；C汽、C水分别为气态水和液态水的比热，单位为kJ·kg-1·K-1；T 0为环境温度，单位为K；T爆为HTPB推进剂的5 s延滞期爆发点，单位为K。

查询文献可知，q汽化=2259 kJ/kg，C汽=1.977 kJ·kg-1·K-1（110～190℃的平均值），C水=4.186 kJ·kg-1·K-1（10～90℃的平均值）。假设把所忽略的因机械作用产生的热量用取较高的环境温度（即初始水温）来抵偿，即T 0=333 K。HTPB推进剂的热感度5 s爆发点为382℃，以655 K计算。爆热取6445 kJ/kg，可由式（4.17）算出粉碎HTPB推进剂所需的水药比大于等于2.16。显然，采用水药比大于3的条件来粉碎HTPB推进剂时，这样即使有个别药粒偶然发生了起火燃烧，也不会引燃其他药粒。在实际生产中，为确保安全起见，所采用的水药比通常大于5。

（三）干法粉碎的安全性计算

干法粉碎由于没有水的降温作用，粉碎时的机械冲击产生的热量会全部分布到试样中，并集中到个别质点上。当该点上的推进剂热分解放出热量，使得温度急剧上升，从而产生热点。当分解速度大于热点向周围介质传热速度时，推进剂开始自动加速分解，并引起周围推进剂的分解或燃烧，最后转变为爆炸或爆轰。

对于一个球形热点，可导出如下热平衡方程式：

(www.daowen.com)

式中：ρ为推进剂密度；q为推进剂热分解反应热为推进剂热分解反应速率；λ为导热系数；S为热点的表面积；V为热点的体积；C为比热。

当处于临界状态，即=0，热点处推进剂反应热与散失给周围的热相等，设此时热点的临界尺寸为¯d，则式（4.14）可简化为

式中：T为热点的温度；δ为热点放热作用距离。

设化学反应速度为

一般认为，热点反应时可忽略反应物消耗，即

式中：K为推进剂分解反应速率常数。

合并可得

可发展为爆炸反应的临界热点的能量¯E，由下式表达：

设临界热点的数目为N，那么热点所具有的总能量为

由式（4.20）计算可知，HTPB推进剂的临界冲击能为35～54 J/mm2，取平均值为45 J/mm2。以1 kg的立方体推进剂方坯为例，其体积约为555.6 cm3，其中任一表面积为67.68 cm2，临界冲击能为3041 J，即当转速v不大于627.9 m/s（5996 rpm）时，可以保证粉碎过程的安全。