早饭依然是白水蛋、粥和馒头,张明是第一个吃完放下碗筷的。
他回到工坊,开始准备第一批试制所需的工具和材料。郑德财跟在他后面,手里端着一杯浓茶。这是张明的习惯,干活前必须喝浓茶,说是“提神醒脑”。
所有的风机打开,他们戴上了橡胶手套和护目镜。
郑德财已经把原料按类别码好了,和在宏顺化工仓库里一样整齐。
“开始吧。先配置混酸。”张明站在工作台前,面前摆着两个量筒,一个装着浓硝酸,一个装着浓硫酸。
“硝酸和硫酸的比例,体积比1:3。”张明一边操作一边解释,和跟学生上课一样:“硫酸在这里不是反应物,是脱水剂。它吸收反应过程中产生的水,推动平衡向生成硝化棉的方向移动。”
他把浓硫酸缓缓倒入硝酸中,动作很慢。
两种酸混合时发出轻微的“嘶嘶”声,温度开始上升,量筒外壁凝结出一层细密的水珠。
硝酸和硫酸混合是放热反应,温度能升到八十度以上。
“温度太高了。”郑德财抱来一个水盆,里面装着凉水:“来放进去。”
“要冷却到20度以下才能用。”张明把量筒放进大水盆里:“这样冷却太慢,咱们加冰。”
郑德财从旁边拿出一个小型保温箱,里面是他们从冰柜里取来的冰块。这在末世里,可是奢侈品。
“温度降到18度了。”郑德财盯着温度计:“可以了吗?”
“再等等。16度最好。”
等待的时间里,张明开始处理脱脂棉。
他把化妆棉撕成小块,每一块大约指甲盖大小,然后摊在一个搪瓷盘里,用酒精灯低温烘烤。棉纤维在热气中微微卷曲,散发出一种淡淡的,像是烤面包的香气。
“含水率必须降到3%以下。”张明解释:“水分会和硝酸反应,降低硝化效率,还可能产生副产物,影响安全性。”
低温烘烤完成,他又拿过用电子天平称,确保每小块只有五克。
温度计上的温度来到16度。张明用镊子把干燥好的棉纤维,一片一片地放进混酸里。每放一片,用玻璃棒轻轻按压,让棉花完全浸没在酸液里。接着就用那根玻璃棒轻轻搅拌。棉纤维在酸液中迅速变黄,然后变成浅橙色。
“硝化反应的时间是三十分钟。”张明看着手表:“每五分钟搅拌一次,确保棉花和酸液充分接触。温度保持在十五到二十度之间,不能超过二十五度。”
“郑师傅你看着,我再去取点冰块。”张明将玻璃棒交给郑德财,自己拿着保温箱又去了办公楼。
郑德财每隔五分钟搅拌一次,同时用温度计监控温度。温度升到二十二度的时候,他就水浴盆里加了几块冰。
三十分钟后,张明用玻璃棒挑起一小团硝化棉,棉花变成了半透明的胶状物,比原来厚了一些,颜色略带黄。
他放进一杯冷水中,棉团沉下去,然后慢慢浮起来,表面没有气泡,颜色均匀。
“初步合格。”他出了一口气:“接下来是洗涤。”
洗涤是最繁琐的步骤。
他们用一个大塑料盆,装满冷水,把硝化棉放进去,用手反复揉搓。水很快变成淡黄色,带着一股刺鼻的酸味。倒掉,换水,再揉。如此反复,直到水变得清澈,用ph试纸测试,显示中性。
“残酸必须洗干净。”张明对郑德财说:“哪怕剩一点点酸,储存过程中也会缓慢分解,产生热量,最后自燃甚至......”
他没有说完,但郑德财知道那个“甚至”是什么。
自燃爆炸,把整个工坊变成一片火海。
然后是沸水洗涤。
他们用一口大铁锅,把水烧开,把硝化棉放进去煮。
热水让硝化棉的纤维膨胀,释放出更深层的杂质。水面上浮起一层淡淡的油膜,那是残留的有机溶剂和副产物。
“煮三十分钟。”张明看着锅里的水翻滚,蒸汽升腾,在工坊的屋顶凝结成水珠,滴落下来。
最后一步是脱水干燥。
他们没用离心机,用土办法,把硝化棉装进一块干净的棉布,扎紧,然后用两块木板夹住,上面压上重物。淡黄色的液体从布里渗出来,滴在下面的盆里,带着一股淡淡的、像是酒精和乙醚混合的气味。
“这是丙酮。”张明指着那液体:“硝化棉能溶于丙酮,这是后续制备火药胶的关键。现在脱出来的主要是水,含少量丙酮。”
整个过程持续了将近四个小时。
当第一批硝化棉终于平铺在搪瓷盘里、在通风处自然干燥的时候,张明才长长的出了一口气。
“成了?”郑德财盯着这些半成品。
“只能说能用。”张明看着那盘淡黄色纤维:“第一批硝化棉。含氮量......我估计在12%左右,属于单基药级别,够用了。”
他小心翼翼地捏起一小撮,对着光看。纤维在光线下半透明,带着一种危险的美丽:“硝化棉本身是固体,直接装进弹壳里会燃烧不均匀。”
“那我们下一步怎么做?”
“接下来,是做成发射药。”
其实发射药的制备比硝化棉更复杂。
张明把干燥的硝化棉放进一个陶罐里,倒入丙酮。硝化棉在溶剂中慢慢膨胀、溶解,变成一种黏稠的、像蜂蜜一样的胶状物。
“火药胶。”张明用一根玻璃棒搅拌,胶体在棒尖拉出长长的丝:“硝化棉溶于丙酮后,分子链重新排列,形成凝胶状态。这种凝胶可以塑形,可以压片,可以挤压成管状,干燥后就是固体发射药。”
他把火药胶倒在一个金属模具里,那是赵宏伟用车床加工的,一个长方形的浅槽,底部刻着细密的网格。
“压片。”他用一块平整的木板盖在上面,然后站上去,用全身的重量压。胶体在压力下慢慢铺平,填满每一个网格凹槽。
“厚度要均匀。”他一边压一边解释:“太厚,燃烧不完全,残渣多。太薄,燃烧太快,膛压过高,可能炸膛。”
压好的药片被一块一块地抠出来,铺在干净的木板上,放在通风阴凉处干燥。张明在木板旁边放了一个温度计和湿度计,记录着每一个小时的数据。
“干燥过程要慢。”他对郑德财说:“不能暴晒,不能高温,否则表面结皮,内部溶剂挥发不出来,会形成气泡,影响燃烧稳定性。”