环境冲击对车载乳胶基质破乳的影响 .pdf

ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０１７. ０１. ００４ 环境冲击对车载乳胶基质破乳的影响 ❋ 吴秋洁① 谭 柳① 吴 鹏① 徐 森①② 刘大斌① ①南京理工大学化工学院江苏南京，２１００９４ ②国家民用爆破器材质量监督检验中心江苏南京，２１００９４ [摘 要] 针对车载乳胶基质在长途运输后容易出现局部破乳的现象，设计了高低温循环试验和振动试验，模拟 其实际使用过程中可能经受的环境冲击，对样品进行加速老化处理，探索环境冲击对样品外观、浸出液的硝酸铵析 出量、电导率和乳胶基质黏度的影响规律，得出环境冲击对车载乳胶基质破乳的影响。 试验结果表明，温度冲击对 试验乳胶基质样品破乳的影响较为明显，其破乳的状态随着温度冲击周期的增加大致分为 ３ 个阶段，经历 ４ 个温 度冲击周期后即出现破乳；而振动冲击对乳胶基质样品破乳的影响较小。 但在温度和振动冲击耦合作用下，乳胶 基质样品的不稳定趋势明显加速，对破乳的影响远大于纯温度和纯振动冲击的影响。 [关键词] 车载乳胶基质；破乳；环境冲击 [分类号] ＴＪ５５；ＴＤ２３５. ２ ＋１ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｈｏｃｋ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ-ｍｏｕｎｔｅｄ Ｅｍｕｌｓｉｏｎ ＷＵ Ｑｉｕｊｉｅ①， ＴＡＮ Ｌｉｕ①， ＷＵ Ｐｅｎｇ①， ＸＵ Ｓｅｎ①②， ＬＩＵ Ｄａｂｉｎ① ①Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ， ２１００９４ ②Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ， ２１００９４ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｈｏｃｋ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ-ｍｏｕｎｔｅｄ ｅｍｕｌｓｉｏｎ， ｈｉｇｈ-ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｙｃｌｉｎｇ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｈｏｃｋ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅ- ｒａｔｅｄ ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ.Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｒｕｌｅｓ ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｈｏｃｋ ｏｎ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ， ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ， ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ， ａｎｄ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍａｔｒｉｘ ｗｅｒｅ ｄｅｄｕｃｅｄ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ａｐｐｅａｒｓ ｔｏ ｂｅ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｆａｃｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓａｍｐｌｅ’ｓ ｄｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ ａｎｄ ｗｏｕｌｄ ｈａｐｐｅｎ ａｆｔｅｒ ｆｏｕｒ ｈｉｇｈ-ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｙｃｌｅｓ， ｗｈｅｒｅａｓ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｓｅｅｍｓ ｔｏ ｂｅ ｌｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ. Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｍ- ｂｉｎｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ-ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｆａｒ ｅｘｃｅｅｄｓ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｂｒｏｕｇｈｔ ｉｎ ｂｙ ｅｉｔｈｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ｏｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｃｋ. [ＫＥＹＷＯＲＤＳ] ｖｅｈｉｃｌｅ-ｍｏｕｎｔｅｄ ｅｍｕｌｓｉｏｎ； ｄｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｈｏｃｋ 引言 现场混装炸药技术被认为是发展至今最具本质 安全性的一项兼炸药制备与爆破装药一体化的新技 术[１]，因其高效、安全的特点成为国内外炸药与爆 破领域的主要发展方向，而乳胶基质远程配送技术 是其重要环节。 虽然乳胶基质的安全、高效已得到 行业的广泛认可，但在实际使用过程中，乳胶基质通 常需经历长距离远程配送，经常出现基质破乳的问 题[２-３]。 究其原因，行业认为是由于乳胶基质在长途 运输过程中经受温度、振动等环境的冲击，从而出现 破乳现象，影响其使用效果。 乳化炸药的稳定性是决定其应用价值的重要指 标[４]，很大程度取决于乳胶基质的稳定性，油包水 型乳胶体系的破坏即破乳则是其稳定性变差的 第 ４６ 卷 第 １ 期 爆 破 器 材 Ｖｏｌ. ４６ Ｎｏ. １ ２０１７ 年 ２ 月 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｅｂ. ２０１７ ❋ 收稿日期２０１６-０７-２９ 基金项目国家自然科学基金；江苏高校优势学科建设工程资助项目 作者简介吴秋洁１９８１ － ，女，博士研究生，工程师，从事含能材料及安全方面研究。 Ｅ-ｍａｉｌａｄａｗｕｑｉｕｊｉｅ＠１６３. ｃｏｍ 通信作者徐森１９８１ － ，男，副研究员，从事含能材料的制造与应用、含能材料安全技术和危险品分类研究。 Ｅ-ｍａｉｌｘｕｓｅｎ＠ ｎｊｕｓｔ. ｅｄｕ. ｃｎ 重要表现。 研究表明，乳化炸药的原材料与配方 包括乳化剂、敏化剂、油相材料、添加剂等以及工 艺条件包括敏化温度、乳化温度等均影响乳化炸 药乳胶基质的稳定性[５-９]。 在乳化炸药储存过程 或使用中如遭遇外界冲击，将加速其破乳[１０-１２]。 评 价乳化炸药稳定性最直接、最客观的方法是自然储 存法，但受自然环境条件的影响较大，且试验周期较 长，因此在一般的科学研究中，通常采用显微观察 法、电导率法、高低温循环法及水溶法等来评价乳化 炸药的稳定性[１３-１５]，表征其破乳的程度。 车载乳胶基质一般采用高含水量的配方，同时 其本身相比包装炸药就易于破乳，在长途运输后更 容易出现局部破乳现象，因而针对不同环境冲击对 基质破乳的影响，有必要进行深入研究分析。 本文中，笔者设计了高低温循环试验和振动试 验，模拟乳胶基质使用过程中可能存在的环境冲击， 对乳胶基质进行加速老化，分析了环境冲击对车载 乳胶基质破乳的影响。 １ 试验部分 １. １ 试验样品 试验用乳胶基质自制，配方质量分数为硝 酸铵 ７７％，水 １６％，油相/ 乳化剂 ７％。 １. ２ 高低温循环试验 根据乳胶基质实际运输过程可能遇到的温度范 围，并借鉴联合国橘皮书[１６]相关试验方法，设定的 高低温试验程序如下将试样置于８０ ℃安全烘箱保 持 ８ ｈ， －２０ ℃ 下保持 １６ ｈ，为一个温度冲击周期 图 １，进行 ２０ 个周期。 图 １ 一个温度冲击周期的温度-时间变化程序 Ｆｉｇ. １ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ-ｔｉｍｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｉｎ ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄ １. ３ 振动试验 设计了 ３０ ｍｉｎ 为一个周期的扫频振动程序，振 动频率设定为 ７ ２００ Ｈｚ[１７]。 将样品置于固定在振 动试验机水平台上的样品容器中图 ２，经受每 ３０ ｍｉｎ 一次的扫频振动，样品容器随水平台进行垂直 振动，振动程序参数如表 １ 所示。 图 ２ 振动冲击试验装置 Ｆｉｇ. ２ Ｔｅｓｔ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ 表 １ 振动程序参数 Ｔａｂ. １ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 频率/ Ｈｚ 加速度/ ｍ􀅰ｓ －２ 速度/ ｍ􀅰ｓ －１ 振幅/ ｍｍ ７. ０９. ８０００. ２２２ ８１０. １３０ １８. ０１０. ２３３０. ０９０ ５１. ６００ ５０. ０７８. ４０００. ２４９ ６１. ５９０ ２００. ０７８. ４０００. ０６２ ４０. ０９９ １. ４ 温度和振动耦合作用试验 为模拟同时经受温度和振动冲击的实际情况， 设计了温度和振动耦合作用试验乳胶基质经历一 个高低温试验周期后，再进行一个振动试验周期，为 一个耦合作用周期。 １. ５ 经环境冲击后乳胶基质物化性能检测 为了衡量乳胶基质样品的不稳定情况即破乳 程度，对经环境冲击后样品浸出液的硝酸铵析出 量、电导率和样品黏度进行检测。 １乳胶基质样品浸出液准备。 称取 １０ ｇ 待测 乳胶基质样品，装入直径 ５０ ｍｍ 的表面皿中，用钢 尺将样品刮平，使其平铺在表面皿底部，然后将表面 皿放入 ５００ ｍＬ 烧杯中，加入 １５０ ｍＬ 纯净水。 恒温 水浴保持在 ２５ ℃，浸泡 １ ｈ，将表面皿用镊子夹出。 将浸出液移入容量瓶，加入纯净水定容至 ２５０ ｍＬ。 ２物化性能测定。 采用滴定法测定样品浸出 液的硝酸铵析出量；采用 ＤＤＳ-１１Ａ 型电导仪测定样 品浸出液的电导率；采用 ＤＶ-ＩＩ ＋ ＰＲＯ 黏度计测定 乳胶基质样品黏度。 􀅰８１􀅰 爆 破 器 材 第 ４６ 卷第 １ 期 ２ 试验结果与分析 ２. １ 温度冲击对乳胶基质稳定性的影响 ２. １. １ 表面结构 经历不同温度冲击周期的乳胶基质样品表面照 片如图 ３ 所示。 １ － 原样；２ －１ 个周期；３ －３ 个周期； ４ －４ 个周期；５ －７ 个周期；６ －１２ 个周期； ７ －１５ 个周期；８ －１７ 个周期；９ －２０ 个周期。 图 ３ 经历不同温度冲击周期后样品的表面照片 Ｆｉｇ. ３ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｐｈｏｔｏｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 由图 ３ 可见，样品的外观随着温度冲击周期的 增加发生变化。 经历温度冲击 １ ３ 个周期的样品 与乳胶基质原样相比，外观无明显变化；４ 个周期的 样品开始有白色硝酸铵晶体析出；７ 个周期的样品 中，白色硝酸铵析晶明显多于 ４ 个周期的样品；经受 １２ 个周期的样品中，硝酸铵析晶不再是呈点状分 布，而是成片出现，布满样品表面，同时乳胶基质表 面已经不再保持黏稠的乳胶状态，出现结垢固化的 情况。 ２. １. ２ 乳胶基质浸出液的硝酸铵析出量 经历不同温度冲击周期的样品浸出液的硝酸铵 析出量测试结果如表 ２ 所示。 表 ２ 中，Ｍ 为每克样 品所测得的硝酸铵析出量，ε 为溶失率。 由表２可知，样品浸出液的硝酸铵析出量随温 度冲击周期的增加而增长。原样浸出液的硝酸铵析 出量为０. ００１８ｇ；经过２个周期的样品浸出液的硝 表 ２ 温度冲击后样品浸出液的硝酸铵析出量 Ｔａｂ. ２ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｆｒｏｍ ｌｉｘｉｖｉｕｍｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 温度冲击周期Ｍ/ ｇε ００. ００１ ８０. ００２ ４ ２０. ００２ ７０. ００３ ５ ４０. ０２１ ７０. ０２８ ４ ７０. ０３０ ５０. ０３９ ９ ９０. ０４０ ００. ０５２ ３ １１０. １０４ ８０. １３７ ０ １５０. １３８ １０. １８０ ５ １７０. １５３ ２０. ２００ ２ ２００. １８０ ９０. ２３６ ５ 酸铵析出量为 ０. ００２ ７ ｇ，增幅较小；４、７ 和９ 个周期 的样品浸出液的硝酸铵析出量为０. ０２１ ７、０. ０３０ ５ ｇ 和 ０. ０４０ ０ ｇ，达到原样的 １０ 倍数量级的增长；１１、 １５、１７ 和 ２０ 个周期的样品浸出液的硝酸铵析出量 为０. １０４ ８、０. １３８ １、０. １５３ ２ ｇ 和 ０. １８０ ９ ｇ，增幅超 过 ０. １ ｇ。 这也与图 ３ 表面照片一致。 ２. １. ３ 乳胶基质浸出液的电导率 经历不同温度冲击周期的样品浸出液的电导率 测试结果如表 ３ 所示。 由表 ３ 可知，经历 ０、２、４、１１ 个周期样品浸出液 的电 导 率 分 别 为 １２. ６、 ２１. ４、 ８５６. ０ μｓ/ ｃｍ 和 ３ １８０. ０ μｓ/ ｃｍ，样品浸出液的电导率随温度冲击周 期的增加而增长。 样品在经历了 ２ 个周期的温度冲 击后，仍具有较好的稳定性，未发生破乳；经历 ４ 次 温度冲击的样品的电导率数值相对前一阶段内的电 导率数值有了几十倍的增长，这一突变说明，样品此 时已经开始出现破乳的情况，水相液滴相互聚集，从 油膜中分离出来，在水中浸泡时，其中的 ＮＨ ＋ ４ 、ＮＯ － ３ 等导电的离子游离到水中；经历 １１ 个温度冲击周期 样品的电导率数值又有了较大增长，说明样品的破 乳程度有了较大的变化，这与图 ３ 的表面观察状况 相一致；而经历 １５ 个温度冲击的样品表面已经出现 大面积析晶的现象，样品表层由胶状变成硝酸铵析 晶和凝结的油相组成的固态；随后，温度冲击周期继 续增加，样品的电导率在波动中趋于平稳。 表 ３ 温度冲击后样品浸出液的电导率 Ｔａｂ. ３ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｌｉｘｉｖｉｕｍｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 温度冲击周期０２４７９１１１５１７２０ 电导率/ μｓ􀅰ｃｍ －１ １２. ６２１. ４８５６. ０１ １７６. ０１ ５６１. ０３ １８０. ０３ ９７０. ０３ ８７０. ０４ １２０. ０ 􀅰９１􀅰２０１７ 年 ２ 月 环境冲击对车载乳胶基质破乳的影响 吴秋洁，等 万方数据 表 ４ 温度冲击后样品的黏度 Ｔａｂ. ４ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 温度冲击周期０２４７９１１１５１７２０ 黏度/ Ｐａ􀅰ｓ３. ８３４. １３５. ２１６. ３２８. ８０２８. ４０３５. ７０３４. ２０３６. ６０ ２. １. ４ 乳胶基质的黏度 经历不同温度冲击周期的样品浸出液的黏度测 试结果如表 ４ 所示。 由表 ４ 可知，０、４、９、１１、２０ 个周期的样品的黏 度分别为 ３. ８３、５. ２１、８. ８０、２８. ４０ Ｐａ􀅰ｓ 和 ３６. ６０ Ｐａ􀅰ｓ。 在 １５ 个周期内，样品黏度随温度冲击周期 增加而增长４ ９ 个温度冲击周期的样品有少量硝 酸铵析晶出现图 ３，但样品的乳胶体系保存较为 完整，试验结果表明，少量硝酸铵析晶的出现对样品 的黏度影响较小；乳胶基质在 ９ １１ 个温度冲击周 期时，样品黏度由 ８. ８０ Ｐａ􀅰ｓ 迅速增加到 ２８. ４０ Ｐａ􀅰ｓ，温度冲击对样品黏度影响较大，此时样品乳 胶体系发生较大的变化。 １７ ２０ 个周期时，样品黏 度在 ３５ Ｐａ􀅰ｓ 附近波动。 综合以上试验结果可见，试验用乳胶基质在经 受温度冲击后趋于不稳定，影响较为明显，其呈现的 破乳状态大致可分为 ３ 个阶段 第 １ 阶段，样品经受 ０ ２ 个温度冲击周期时， 表面观察样品，无明显变化，浸出液硝酸铵析出量、 电导率和乳胶基质样品黏度与原样无明显变化。 第 ２ 阶段，样品经受 ４ ９ 个温度冲击周期时， 样品开始破乳，出现点状分布的硝酸铵析晶，浸出液 硝酸铵析出量、电导率和乳胶基质样品黏度与原样 相比有了较大的增长，并在此阶段内增长速度较稳 定。 在经过 ４ 个周期后，样品浸出液的硝酸铵析出 量相对之前有近十倍的增加；电导率数值有几十倍 的增长；而黏度变化不大，说明少量硝酸铵析晶的出 现对样品的黏度影响较小。 第 ３ 阶段，样品经受 １１ ２０ 个温度冲击周期 时，样品出现片状的硝酸铵析晶，并出现表面硬化结 垢，而浸出液硝酸铵析出量、电导率和样品黏度与第 ２ 阶段相比有较大的增长。 经过 １１ 个周期样品浸 出液的硝酸铵析出量大幅度增大，电导率和样品黏 度均有数倍的增长。 此阶段内样品浸出液硝酸铵析 出量稳定增长，电导率和样品黏度增速减小，最后稳 定在最高值附近。 ２. ２ 振动冲击对乳胶基质稳定性的影响 ２. ２. １ 表面结构 经历不同振动冲击周期的乳胶基质样品表面照 片如图 ４ 所示。 １ － 原样；２，３ －２ 个振动周期；４，５ －５ 个振动周期； ６，７ －１０ 振动周期；８，９ －２０ 个振动周期 图 ４ 经历不同振动冲击周期后样品的表面照片 Ｆｉｇ. ４ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 由图 ４ 可见，乳胶基质样品在经过 ２ 个振动冲 击周期后，碎裂成米粒状的乳胶颗粒。 之后，随着振 动冲击周期的增加，基质破碎成颗粒状的范围增大， 但破碎颗粒的大小无明显变化。 经过 ５ ２０ 个振动 冲击周期，原来破碎的乳胶颗粒在振动过程中又缓 慢地相互聚集成大的胶团，并且最后恢复到平滑的 乳状液状态。 在整个振动冲击过程中，乳胶基质样 品无明显颜色变化，也未见白色的硝酸铵晶体析出， 可见，试验用乳胶基质样品受到振动冲击后未出现 破乳的现象。 ２. ２. ２ 乳胶基质浸出液的硝酸铵析出量 经历不同振动冲击周期的样品浸出液的硝酸铵 析出量测试结果如表 ５ 所示。 表 ５ 中 Ｍ 为每克样 品所测得的硝酸铵析出量，ε 为溶失率。 表 ５ 振动冲击后样品浸出液的硝酸铵析出量 Ｔａｂ. ５ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｆｒｏｍ ｌｉｘｉｖｉｕｍｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 振动冲击周期Ｍ/ ｇε ００. ００１ ８０. ００２ ４ ２０. ００２ ８０. ００３ ７ ５０. ００２ ８０. ００３ ７ １００. ００３ ２０. ００４ ２ ２００. ００４ ２０. ００５ ５ 􀅰０２􀅰 爆 破 器 材 第 ４６ 卷第 １ 期 万方数据 从表 ５ 中可知，０、２、５、１０ 和 ２０ 个振动冲击周 期样品浸出液的硝酸铵析出量分别为 ０. ００１ ８、 ０. ００２ ８、０. ００２ ８、０. ００３ ２ ｇ 和 ０. ００４ ２ ｇ，硝酸铵析 出量随振动冲击周期的增加有一定增长，但是增长 幅度较小，与未经处理的原样硝酸铵析出量在同一 个数量级。 对比表 ２ 中温度冲击后样品浸出液的硝 酸铵析出量，可认为，样品经过 ２０ 次振动冲击周期 并未发生破乳的情况或只发生了少量的破乳。 这一 结果也与图 ４ 中样品的表面观察结果相吻合。 ２. ２. ３ 乳胶基质浸出液的电导率 经历不同振动冲击周期的样品浸出液的电导率 测试结果如表 ６ 所示。 表 ６ 振动冲击后样品浸出液的电导率 Ｔａｂ. ６ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｌｉｘｉｖｉｕｍｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 振动冲击 周期 ０２５１０２０ 电导率/ μｓ􀅰ｃｍ －１ １３. １２１４. ５８１５. ３６１５. ８８１６. ７２ 由表 ６ 可知，０、２、５、１０ 和 ２０ 个振动冲击周期 的样品浸出液的电导率分别为 １３. １２、１４. ５８、 １５. ３６、１５. ８８ μｓ/ ｃｍ 和 １６. ７２ μｓ/ ｃｍ，电导率增长较 平缓。 由试验结果知，样品浸出液电导率随振动冲 击周期的增加有略微的增长，振动冲击对样品的电 导率影响不大。 ２. ２. ４ 乳胶基质的黏度 经历不同振动冲击周期的样品的黏度测试结果 如表 ７ 所示。 表 ７ 振动冲击后样品的黏度 Ｔａｂ. ７ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 振动冲击 周期 ０２５１０２０ 黏度/ Ｐａ􀅰ｓ ３. ８２３. ９０４. １８４. ６５４. ９１ 由表 ７ 可知，样品经过 ０、２、５、１０、２０ 个振动冲 击周期后，黏度分别为 ３. ８２、３. ９０、４. １８、４. ６５、４. ９１ Ｐａ􀅰ｓ；样品的黏度随着振动冲击周期的增加而小幅 度增加。 可见，振动冲击对乳胶基质样品的黏度影 响较小。 综合试验结果可见，样品经过 ２０ 个振动冲击周 期，其外观无明显的颜色变化，无明显硝酸铵晶体析 出。 样品浸出液的硝酸铵析出量、电导率和样品的 黏度所受影响较小，经历振动冲击后样品的物化性 能与原样接近。 ２. ３ 温度和振动冲击耦合作用对乳胶基质稳定性 的影响 乳胶基质样品经历不同耦合作用周期后的表面 结构变化如图 ５ 所示。 １ －１ 次高低温；２ －１ 个耦合周期；３ －３ 个耦合周期； ４ －７ 个耦合周期；５ －９ 个耦合周期；６ －１２ 个耦合周期； ７ －１５ 个耦合周期；８ －１７ 个耦合周期；９ －２０ 个耦合周期。 图 ５ 经历不同耦合作用后样品的表面照片 Ｆｉｇ. ５ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 从图 ５ 可以看出，对比相同周期的振动冲击，温 度和振动冲击耦合作用样品表面的破碎情况更加明 显，范围更大。 经过 ９ 个耦合作用周期后，样品表面 已经明显开始硬化，并且断裂处出现白色晶体；当经 过 １７ 个耦合作用周期后，样品破碎表面完全硬化， 表层形成一种类似结垢的硬质固态。 不同耦合作用周期的乳胶基质样品浸出液的硝 酸铵析出量、电导率和样品黏度的测试结果，如表 ８ 表 １０ 所示。 由表 ８ 表 １０ 可见，当 ９ 个耦合周期后，乳胶 基质浸出液的硝酸铵析出量、电导率和样品的黏度 分别为０. １２１ １ ｇ、２ ６３２ μｓ/ ｃｍ 和１８. １２ Ｐａ􀅰ｓ，均已 远远大于纯温度冲击和纯振动冲击。 样品随着破乳 表 ８ 温度和振动耦合作用后样品浸出液的 硝酸铵析出量 Ｔａｂ. ８ Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｆｒｏｍ ｌｉｘｉｖｉｕｍｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 耦合周期Ｍ/ ｇε ００. ００１ ８０. ００２ ４ ２０. ０１３ １０. ０１６ ９ ４０. ０５１ ７０. ０６７ ６ ７０. ０９０ ６０. １１８ ４ ９０. １２１ １０. １５８ ２ 􀅰１２􀅰２０１７ 年 ２ 月 环境冲击对车载乳胶基质破乳的影响 吴秋洁，等 万方数据 表 ９ 温度和振动耦合作用后样品 浸出液的电导率 Ｔａｂ. ９ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｌｉｘｉｖｉｕｍｓ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 耦合周期０２４７９ 电导率/ μｓ􀅰ｃｍ －１ １２. ５８２３２１ ３２０１ ９３２２ ６３２ 表 １０ 温度和振动耦合作用后样品的黏度 Ｔａｂ. １０ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓａｍｐｌｅｓ ａｆｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｈｏｃｋ ｐｅｒｉｏｄｓ 耦合周期０２４７９ 黏度/ Ｐａ􀅰ｓ ３. ８３５. ３２５. ９８９. ４５１８. １２ 加剧，其表面固化，并且成粒状，９ 个周期之后不再 适合取样分析。 由试验结果综合分析可见，温度冲击对乳胶基 质样品稳定性的影响较为明显，而振动冲击的影响 并不明显，但是一旦两者的作用叠加后，这方面的影 响就会明显加剧，表明振动冲击对经过温度冲击后 的乳胶基质破乳有着促进作用。 这种耦合作用下的 加速现象，主要是由于在经历了温度冲击后，乳胶基 质处于相当不稳定的状态，开始出现破乳情况之后， 再经历振动冲击，已经呈现破乳状态的表层易受到 更大的破坏，导致水分挥发和硝酸铵析晶进一步加 快，也就导致了耦合作用下的乳胶基质破乳情况更 严重，相对于纯温度冲击下的情况更加提前。 ３ 结论 依据试验结果可知 １温度冲击对试验乳胶基质样品稳定性的影 响较为明显。 经受 ４ 个温度冲击周期之后，试验用 乳胶基质即发生了明显的破乳，在 ４ ２０ 个温度冲 击周期内破乳情况呈上升趋势。 ２振动冲击对试验乳胶基质样品稳定性的影 响较小。 ３温度和振动冲击耦合作用对试验用乳胶基 质样品稳定性的影响更为显著。 ４试验研究结果可为车载乳胶基质的配方筛 选和实际使用过程中的破乳情况定量表征提供借鉴 与参考。 参 考 文 献 [１] 李鑫， 查正清， 龚兵，等. 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