引用本文
郭亚婷, 徐旭冉, 潘峰, 钱华, 李万明. TATP和DADP的安全性能研究[J].刑事技术, 2017,42(2):103-106
GUO Yating, XU Xuran, PAN Feng, QIAN Hua, LI Wanming. Study on Safety of TATP and DADP[J]. Forensic Science and Technology,2017,42(2): 103-106  
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《刑事技术》编辑部
TATP和DADP的安全性能研究
郭亚婷1, 徐旭冉1, 潘峰1,2, 钱华1,2,*, 李万明3
1.南京理工大学化工学院,南京210094
2.国家民用爆破器材质量监督检验中心,南京210094
3.北京首都机场航空安保有限公司,北京100621
* 通讯作者：钱华（1981—）,男,江苏泰州人,博士,副研究员,研究方向为危险品安全性评估。E-mail:qianhua@njust.edu.cn

第一作者简介：郭亚婷（1989—）,女,河南许昌人,硕士研究生,研究方向为含能材料的性能评估。E-mail:1922741942@qq.com

摘要

针对TATP及其副产物DADP安全性能研究不足的现况,依据相关标准并模拟常见的激发方式对TATP和DADP的机械感度、雷管感度、静电火花感度、热感度、火焰感度及跌落安全性进行测试,综合评估TATP与DADP的安全性能。结果表明,纯品TATP和DADP的感度极高（DADP的撞击感度例外）,与起爆药类似;而未经提纯的TATP和DADP反应液的感度则大幅度降低,仅在强约束条件下具有8号雷管感度。相关研究有助于提高刑侦和安检人员对此类物质危险特性的认识,为降低处理风险及其销毁提供安全、可靠的方法和依据。

关键词: TATP; DADP; 感度测定; 安全性能
中图分类号:DF794.3 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2017)02-0103-04 doi: 10.16467/j.1008-3650.2017.02.004
Study on Safety of TATP and DADP
GUO Yating1, XU Xuran1, PAN Feng1,2, QIAN Hua1,2,*, LI Wanming3
1. School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2. National Quality Supervision and Inspection Center for Industrial Explosive Materials, Nanjing 210094, China
3. Beijing Capital Airport Aviation Security Co., Ltd, Beijing 100621, China
Abstract

At present, the research is left behind the actual demand on the safety of both TATP (Triacetone triperoxide) and its byproduct DADP (Diacetone diperoxide). This paper deals with this issue. The safety performance of TATP and DADP was comprehensively studied on their sensitivities of the mechanical, detonator, static spark, the thermal, flame and dropping security based on the related standards and common triggering modes. The results showed that the pure TATP and DADP were very high sensitive (except the impact sensitivity of DADP), similar to the primary explosive. In comparison, the impure samples of TATP and DADP (in their reaction solutions) had yet dramatically decreased their sensitivity to the same magnitude as that of 8# detonator that would behave when it was only kept under strong constraint. The discovery presented here should not only help the police and security personnel improve their awareness to the hazardousness of such substances but also provide a safe and reliable method and reference for the risk reduction to dispose or destroy them.

Key words: TATP; DADP; determination of sensitivity; safety performance

三过氧化三丙酮（Triacetone triperoxide, TATP或tri-cyclic acetone peroxide, TCAP）是一种白色晶体, 熔点91 ℃, 在室温下即可升华, 不溶于水, 易溶于有机溶剂。TATP在制备或储存中会不可避免地产生二过氧化二丙酮（Diacetonediperoxide, DADP）, 两者均具有爆炸性[1]。因制作原料来源广泛、成本低廉、工艺简单, 且爆炸威力大, TATP和DADP混合物常被恐怖分子用来实施爆炸恐怖袭击[2]。针对这种现状, TATP和DADP的高效识别和检测手段被广泛研究[3, 4]。然而, 由于样品感度特性数据的缺失, 在取样、测试、储运和销毁的过程中, 刑侦和安检人员不能准确评估相应操作的风险程度, 无法做出有针对性的防范措施, 具有极大的安全隐患。

因此, 本文依据相关标准[5, 6, 7, 8]并模拟常见的激发方式对TATP与DADP的机械感度、雷管感度、静电火花感度、热感度、火焰感度和跌落安全性进行测试, 综合评估TATP与DADP的安全性能; 同时, 针对相关研究人员提出的原料混合后即可引爆[9]的论述进行验证。本研究既可提高刑侦和安检人员对此类物质危险特性的认识, 降低处理风险, 又为其销毁提供安全、可靠的方法和依据; 此外, “ 原料混合后能否简易起爆” 的研究也为制定相关标准及条例时确定违禁物范围提供了依据。

1 样品制备

参照文献[10, 11]制备TATP和DADP。制备TATP：在0 ℃将4 mL 丙酮、7 mL 过氧化氢（质量分数30 %）混合并搅拌, 加入2.5 mL盐酸（质量分数37 %）, 之后保持上述温度1 h, 然后在室温下反应6 h, 将所得产品过滤, 用蒸馏水水洗至中性（用pH试纸测）, 30 ℃抽真空3 h, 可得TATP。制备DADP：在 0 ℃将4 mL 丙酮、4.7 mL 过氧化氢（质量分数30 %）混合并搅拌, 加入10.3 mL硫酸（质量分数66 %）, 之后保持上述温度1 h, 然后在室温下反应23 h, 将所得产品过滤, 用蒸馏水水洗至中性（用pH试纸测）, 25 ℃抽真空3 h, 可得DADP。均为白色粉末, 纯度≥ 99%（HPLC, 未校正）。

TATP 1H NMR (CDCl3):1.46; 13C NMR (CDCl3):21, 107; IR(cm-1):2990, 2940, 1460, 1360, 1270, 1170, 942。

DADP 1H NMR (CDCl3):1.35, 1.80; 13C NMR (CDCl3):20, 22, 108; IR(cm-1):3010, 2960, 1470, 1360, 1270, 1240, 945。

TATP和DADP的反应液是指反应结束后, 未经过滤、洗涤和干燥的反应混合物。

2 安全性能测试
2.1 机械感度试验

机械感度试验包括撞击感度试验和摩擦感度试验两部分。

撞击感度试验依据标准GJB772A-97中方法601.1《撞击感度 爆炸概率法》和方法601.2《撞击感度 特性落高法》; 摩擦感度试验依据标准GJB772A-97中方法602.1《摩擦感度爆炸概率法》。

2.2 雷管感度试验

雷管感度试验借鉴标准GB/T 14372-2005《危险货物运输 爆炸品认可、分项试验方法和判据》。

2.3 静电火花感度试验

静电火花感度试验依据标准AQ/T 4120-2011 《烟花爆竹烟火药静电火花感度测定方法》。本实验样品用量20 mg, 放电电容0.22 μ F, 放电电阻0 Ω , 放电电压0~5.0 kV（步长0.5 kV）, 固体样品放电针间距0.12 mm, 反应液放电针间距0.5 mm, 输出极性为负。

2.4 热感度试验

由于受热作用形式的不同, 试样热感度的表示方法很多, 常用的爆发点试验表示试样对均匀加热的敏感度。分别采用5 s延滞期爆发点和电阻丝加热法评估试样的热感度。

5 s延滞期爆发点法是测试热感度的经典方法, 而电阻丝加热法用于衡量现实条件下大当量样品对热量的响应情况。爆发点试验依据标准GJB772A-97中方法606.1《爆发点 5 s延滞期法》。

本试验同时采用电阻丝加热法, 模拟在现实生活中的简易加热方式下试样的热响应情况。镍铬电阻丝直径0.6 mm, 电阻3.85 Ω /m, 直流电压24 V。

2.5 火焰感度试验

火焰感度试验依据经典方法, 即GJB772A-97中方法604.1《火焰感度 导火索法》。

2.6 小型跌落试验

小型跌落试验借鉴联合国《关于危险货物运输的建议书— 第五修订版》中试验4(b)（二）, 对试样的跌落安全性进行评估。将50 g样品用塑封袋装好, 考察试样从12 m高度落到钢砧上的反应情况。

3 结果与讨论
3.1 机械感度

机械感度是指试样在机械作用下发生爆炸的难易程度, 包括撞击感度和摩擦感度。

按照上述方法进行测试, 结果如表1所示。

表1 撞击感度与摩擦感度 Table 1 Sensitivity on both impact and friction

由表1可知, 不论是撞击感度还是摩擦感度, 即使按照GJB772A-97方法601.1和方法602.1中的最低施加应力条件, TATP爆炸概率仍为100 %, 显示出极高的机械敏感性。DADP的摩擦感度为60 %, 与军品炸药黑索金类似, 但撞击感度为0, 显示出独特的机械感度性能。而即使施加最高应力, 反应液的机械感度仍为0, 这应归结于水的润滑作用。

鉴于固体TATP及DADP的高机械感度特性（DADP的撞击感度除外）, 在搬运、检查和测试该类样品时, 务必轻拿轻放, 以防意外发生。

3.2 雷管感度

雷管感度是衡量试样在雷管激发下响应情况的物理量, 也可以理解为弱冲击波作用下的响应情况。分别探讨试样在弱约束和强约束两种条件下被雷管激发的情况。

弱约束外壳为内径28 mm, 壁厚2.0 mm, 长80 mm的PVC管; 强约束外壳为内径28 mm, 壁厚2.5 mm, 长80 mm的无缝钢管。管底采用有机玻璃板密封, 并在底部放置厚度为3 mm的不锈钢验证板。试验装置图及结果分别如图1和表2所示。

图1 雷管感度试验
（a.钢管约束; b.钢管约束雷管感度试验）Fig.1 Sensitivity tested by Detonator
(a. steel pipe constraint; b. steel pipe constraint)

表2 雷管感度 Table 2 Sensitivity tested by detonator

由试验结果可知, 即使在弱约束条件下, TATP和DADP亦具有8#雷管感度。TATP和DADP反应液在PVC管弱约束下不会被雷管引爆, 而在钢管强约束下可发生爆轰, 验证板被击穿, 钢管未找到残片（图1b）。雷管感度数据给刑侦和安检人员提供了一种销毁此类物质的可靠依据。

3.3 静电火花感度

静电火花感度是指试样对静电放电火花的敏感程度, 即试样在一定静电火花作用下发生爆炸的难易程度, 以试样50 %发火所需静电火花能量表示。测试结果如表3所示。

表3 静电火花感度 Table 3 Electrostatic spark sensitivity

由表3可知, 固体TATP和DADP在静电火花作用下, 均极易点火, 且DADP的静电火花感度更高; 而反应液对外界静电火花不敏感, 在静电火花作用下不发火, 这是由于水具有降感作用。该结论与部分文献所述的当TATP原料混合后, 只需要一个电火花就能将它们立即引爆[12]有明显区别。刑侦和安检人员处理固体样品时应提前导除身上的静电, 操作台和测试装置须接地良好。

3.4 热感度

热感度是衡量试样在外界热作用下响应情况的物理量。采用5 s延滞期爆发点法和电阻丝加热法进行热感度测定的试验结果见表4。

表4 热感度 Table 4 Thermal sensitivity

由表4可知, TATP和DADP的5 s延滞期爆发点分别为235 ℃和260 ℃, 与黑索金（260 ℃）类似, 高于太安（225 ℃）, 显示出较高的热稳定性; TATP和DADP反应液在测试温度上限450 ℃时仍没有爆炸, 其热稳定性更高。

电阻丝加热试验中, 固体样品在通电6 s左右均发生整体爆炸, 爆炸延迟时间及强度与约束状态无关; 反应液中由于酸的存在, 加热约2 min后电阻丝腐蚀, 造成断路, 反应液未发生爆炸。刑侦和安检人员处理固体样品时, 远离热源。

3.5 火焰感度

火焰感度是指试样在火焰作用下被点燃的难易程度。导火索法测试结果如表5所示。

表5 火焰感度 Table 5 Flame sensitivity

由试验结果可知TATP和DADP的火焰感度极高, 微小的火星即可将其引爆（当试样距离导火索尾部100 mm以上时, 几乎无火星溅射到试样上）; 而反应液对火焰不敏感, 这是由于水具有猝灭作用。因此, 火焰（星）是一种引爆固体TATP和DADP的有效方式。刑侦和安检人员处理固体样品时, 远离火源。

3.6 跌落安全性

小型跌落试验用于评估试样从一定高度自由落体到地面后的反应特性。试验结果表明, TATP、DADP、TATP反应液、DADP反应液样品从12 m处跌落后不发火, 说明具有较强的跌落安全性, 通过摔、扔的方式不足以引起爆炸。

4 结论

TATP和DADP均是高感度炸药（DADP的撞击感度例外）, 轻微的碰撞、微小火星、静电火花或通电的加热电阻丝即可将其引爆。

未经提纯干燥的TATP和DADP的反应液感度极低, 除非在强约束条件下强冲击起爆, 否则简易的引爆方式不足以使其发生爆轰。该结论与文献所述的TATP原料混合后通过简单的撞击、摩擦生热、香烟头或明火便可直接引爆[9]明显不同。

刑侦和安检人员处理此类试样时, 应提前导除身上的静电, 轻拿轻放, 操作台和测试装置须接地, 并远离火源、热源。样品销毁阶段, 可采用加水降感和强约束雷管起爆相结合的方式, 即避免了样品高感度带来的运输不安全性, 也确保了销毁的可靠性。

The authors have declared that no competing interests exist.

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