乳化炸药中复合乳化剂复配比例的研究.pdf

2 0 1 0 年1 2 月乳化炸药中复合乳化剂复配比例的研究周军成等 5 乳化炸药中复合乳化剂复配比例的研究‘ 周军成开俊俊 广东宏大增化民爆有限责任公司 广东增城，5 11 3 0 0 [ 摘要] 文章采用H L B 法选择合适乳化炸药使用的乳化剂的H L B 值，通过实验比较了5 种乳化剂之间不同搭 配的乳化效果，在其它配方不变的情况下，对不同用量的乳化剂制成的产品进行了比较，最终确定了合适的复合乳 化剂A T l ，适当的用量为2 ．3 ％。 [ 关键词] 乳化炸药乳化剂H L B 值 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 引言 乳化炸药是用乳化技术制备的使氧化剂盐类水 溶液的微滴均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微 珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水 型 W ／0 的乳胶状含水工业炸药⋯。乳化炸药是 含水炸药的一种，乳化剂是促使乳化炸药中油相和 水相均匀混合，并保持结构稳定的重要成分。因此 乳化炸药中乳化剂的选择至关重要。 1 乳化剂的选择 选择乳化剂的方法主要有两种H L B 法和相转 变温度法。H L B 法适用于各种类型表面活性剂；相 转变温度法是对H L B 法的补充，主要适用于非离子 型表面活性剂的分析。因此采用H L B 法对乳化炸 药的乳化剂进行选择。 1 ．1 H L B 值 表面活性剂的亲油或亲水程度可以用H L B 值 的大小判别，H L B 值越大代表亲水性越强，H L B 值 越小代表亲油性越强，亲油性表面活性剂H L B 较 低，亲水性表面活性剂H L B 较高。亲水亲油转折点 H L B 为1 0 。H L B 小于l O 为亲油性，大于1 0 为亲水 性。H L B 在实际应用中有重要参考价值。 油水体系通过不同的表面活性剂和作用方法 会形成2 种不同的体系类型O ／W 型 水包油型 乳 状液和W ／0 型 油包水型 乳状液。通常O ／W 型 水包油型 乳状液所用的乳化剂H L B 值在8 一1 8 之间；W ／O 型 油包水型 乳状液所用乳化剂H L B 值在3 6 之间。一个具体的W ／O 乳化体系究竟选 用哪种乳化剂效果才最佳，最直接、可靠的方法是通 过实验筛选，H L B 值可以作为实验筛选的一个参 数。乳化炸药作为一种W ／O 型 油包水型 的乳状 液，其乳化剂H L B 值应在3 6 之间，但是不同的油 相材料对乳化剂的H L B 值有不同要求，乳化剂的 H L B 值应与油相材料所需的乳化剂的H L B 值一致。 有一种定性确定油相材料所需H L B 值的方法将油 相材料熔化后滴在不同H L B 值乳化剂水溶液表面， 观察其展开情况。当选用乳化剂H L B 值过大时，油 滴会在含乳化剂的水面上完全展开，随着H L B 值不 断减小，油滴展开变得困难，直至在某一H L B 值乳 化剂的水溶液上油滴刚好完全不展开，此乳化剂的 H L B 值与油相材料所需的H L B 值比较接近。通过 此方法测得我公司使用油相材料对乳化剂H L B 值 的要求为5 ．0 左右。 1 ．2 乳化剂的确定 每种乳化剂都有不同的H L B 值，单一乳化剂往 往很难刚好满足特定油相材料对乳化剂H L B 值的 要求。不同的乳化剂的乳化速度、乳化效率以及成 本都有所不同。为了同时满足不同的要求，通常将 多种具有不同H L B 值的乳化剂混合使用，以构成能 同时满足乳化速度、乳化效率以及成本的混合乳化 剂。 根据我公司油相材料所需H L B 值，选择几对乳 化剂混合，使各混合乳化剂之H L B 值为我公司油相 材料所需乳化剂的H L B 值。利用这些乳化剂在相 同的条件下制备乳化基质，比较其稳定性、乳化效率 和成本，直到找到效率最高、成本相对较低的乳化 剂。选择乳化剂时，不仅要考虑最佳H L B 值，同时 还应注意乳化剂与水相和油相的亲和性。H L B 值 小的乳化剂与油相有较强的亲和力，H L B 值大的乳 化剂与水相有较强的亲和力，2 种H L B 值的乳化剂 形成的混合乳化剂，其混合膜与油相和水相的亲和 收稿日期2 0 1 0 - 0 7 - 2 6 作者简介周军成 1 9 8 3 一 男，本科，助理工程师，主要从事工业炸药生产工艺研究。E 一Ⅱ嵋i l z h o u j u n c h e n g l 2 0 9 1 6 3 ．啪 万方数据 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 9 卷第6 期 力都会很强，这也是使用混合乳化剂的一大特点。 故选择几对H L B 值相差较大的乳化剂，通过改变其 混合比例得到几组混合乳化剂，保持其混合后的 H L B 值不变，分别制成基质，比较其稳定性、乳化效 率和成本，以确定最理想的乳化剂。试验采用S p a n 类乳化剂与高分子乳化剂进行混合，S p a n 类乳化剂 选择2 种 A 和B ，高分子选用3 种 T 。、T 2 、T 3 ，分 别组合成6 种复合乳化剂，将其分别进行乳化效果 试验，试验情况见表1 。 表1 复合乳化剂乳化效果 由表1 可知第2 组即A T l 组成的复合乳化 剂，乳化速度效率、基质性能较好。 1 ．3H L B 值与混合乳化剂配比 在复配乳化剂时，2 种乳化剂采用怎样的比例 混合合适，可通过各自的H L B 值和油相材料所需的 H L B 值计算而得。选用表1 中选中的A T 。的复 合乳化剂，混合后乳化剂的H L B 值为 ％ K m A V T m T 1 式中嵋混合后乳化剂的H L B 值； n 混合乳化剂中A 的H L B 值； ％混合乳化剂中T 的H L B 值； m ．混合乳化剂中A 的含量； 码广一混合乳化剂中T 的含量。 如A 乳化剂的H L B 值为口，T 。的H L B 值 为I ，我公司乳化炸药中油相材料要求的H L B 值约 为5 。设A 在混合乳化剂中的质量分数为m ，则I 1 一m a m 5 ，解之得r i g ，则可计算出复合乳化剂中 A 和T l 的比例。 2 乳化剂用量的确定 在选定乳化剂后，对该乳化剂不同含量制备的 乳化炸药进行稳定性试验。 2 ．1 复合乳化剂制药 采用上述选中的A T l 的复合乳化剂，根据表 2 、表3 进行不同用量乳化剂的乳化炸药的制备。 表2 制备乳化炸药的配方 ％ 2 ．2 采用的工艺技术 试验采用的工艺是模拟我公司现行工艺技术， 采用的乳化设备为一次乳化，转速为1 4 6 0r ／m i n ，单 边径向间隙4n l l , n ，轴向间隙8m m ；采用的是过水冷 却的方式将乳化基质降温至 5 4 4 ℃，加入适量 珍珠岩，调节其密度达到1 ．0 9 ～1 ．1 2g ／c m 3 ，利用装 药机进行装药。一次试验量为2 5k g 。 2 ．3 表征稳定性 乳化炸药的基质是一种W ／O 型的乳化液，是 一种不稳定的热力学体系，环境温度的变化必然会 给体系的物理状态带来影响，最终使乳化体系破坏， 导致结晶析出，爆炸性能下降。高低温循环实验法 是将乳化炸药试样在低温下放置一段时间，再在高 温下放置一段时间，一冷一热作为一个循环p J 。它 的原理是人为的制造高低温连续变化的环境，乳化 炸药经受反复的冷热贮存试验，加速老化，以便在短 时间内测试乳化炸药的贮存稳定性。通常乳化炸药 的贮存稳定性以高低温循环试验的次数来表示，1 0 次高低温循环相当于自然贮存期的1 8 0d 【4 J 。 炸药的爆速既是炸药的重要爆轰参数，又是衡 量炸药爆轰性能的一项重要指标。知道爆速可以估 算出其它的一些爆轰参数，爆速又易于准确测量。 故本试验以乳化炸药的爆速作为衡量乳化炸药稳定 性的指标。表4 为高低温循环试验的结果。 表4 高低温循环试验 考虑到生产成本和行业对产品储存期、爆速等 下转第l O 页 万方数据 1 0 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 9 卷第6 期 4 选用复合蜡、乳化剂和硬脂酸按比例加入 油相制作罐，熔化搅拌均匀作复合油相，这种热值和 闪点都很高的材料制作而成的复合油相用于改性铵 油炸药中，有助于提高产品质量。 参考文献 [ 1 ]杨旭．浅析工艺配方和生产工艺对改性铵油炸药性能 的影响[ J ] ．爆破器材，2 0 1 0 ，3 9 2 1 7 - 1 9 ． [ 2 ] 廖凯峰，刘春根．改性铵油炸药生产工艺探讨[ J 】．煤 矿爆破，2 0 0 9 1 1 6 ．1 8 ． [ 3 ]李克升．气流工艺生产岩石型硝酸铰炸药可行性探讨 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 5 ，3 4 2 1 1 - 1 4 ． [ 4 ]倪欧琪．粉状工业炸药微观结构与性能关系的探讨 [ J ] ．爆破器材，2 0 1 0 ，3 9 1 1 - 3 ． [ 5 ] 王文佑，云主惠．工业炸药[ M ] ．北京兵器工业出版 社，1 9 9 3 1 3 8 ． [ 6 ]肖代军．改性铵油炸药两种生产工艺的质量控制[ J ] ． 煤矿爆破，2 0 0 9 4 1 7 1 9 ． [ 7 ] 刘祖亮．硝酸铵自敏化的基本原理和技术途径[ J ] ．爆 破器材，2 0 0 3 ，3 2 6 4 - 7 ． [ 8 ] 郑孟菊，俞统昌，张银亮．炸药性能及测试技术[ M ] ． 北京兵器工业出版社，1 9 9 0 1 2 8 ． [ 9 ]肖代军．硝酸铵水分含量对粉状硝铵炸药质量的影响 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 7 ，3 6 3 1 4 1 7 ． [ 1 0 ] 刘建军．粉状乳化炸药乳化与泵送安全性措施[ J ] ． 爆破器材，2 0 0 6 ，3 5 2 2 2 - 2 4 ． D i s c u s s i o no nI m p r o v i n gt h eQ u a l i t yo fM o d i f i e dA N F O X I A OD a j j 蛐 【i c h a l l gY o n g s h e n gC o ．，L t d ． S i e h u a nX i c h a n g ，6 1 5 0 0 0 - [ A B S T R A C T ] T h ea r t i c l ee l a b o r a t e so nt h em o d i f i e dA N F Op r o d u c e db yc o n t i n u o u sm i x e dp r o c e s so fj e tm i l lg r i n d i n g d r ya m m o n i u r an i t r a t e ，日a t h o n g ht h eq u a l i t yp e r f o r m a n c eo ft h ep r o d u c ti su pt ot h en a t i o n a ls t a n d a r d s ，h o w e v e r ，i ts h o w s p o o rp e r f o r m a n c ei ns h a l l o wh o l eb l a s t i n ga n dl o n g h o l eb l a s t i n gb y0 3 2 r a m1 5 0 9e x p l o s i v et u b e e s p e c i a l l yo nt h er o c k w i t hh a r d n e s sc o e f f i c i e n t f g r e a t e rt h a n1 0S ＆P r o c k ．I nv i e wo ft h i ss i t u a t i o n ，t h ei m p r o v i n gm e t h o do fb a l lm i l l i n g c o n t i n u o u st e c h n o l o g yi sp r o p o u n d e d ．T h es u i t a b l er a t i oo fa m m o n i u mn i t r a t e ，c o m p o s i t ef u e lo d ，w o o d e np o w d e ra n dm o d i - t i e ri nm o d i f i e dA N F Oi sr e s p e c t i v e l y9 1 ．8 ％，3 ．7 ％，4 ．1 ％，a n d0 ．4 ％． [ K E YW O R D S ] m o d i f i e dA N F O ，p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ，q u a l i t y ，r a t i o 上接第6 页 性能的要求，最终选择2 ．3 ％作为乳化剂的用量。 3 结论 在制备稳定乳化基质时，乳化剂的选择是能否 达到最佳乳化效果的关键。乳化剂的选择，目前尚 没有完善的理论，乳化剂的H L B 值在选择乳化剂和 确定复合乳化剂配比用量等方面有重要的作用，其 优点主要体现在它的加和性上，可以方便地进行计 算；其不足之处是没有考虑其它因素对H L B 值的影 响，例如温度的影响。因此，应用H L B 值选择乳化 剂是一个比较有效的方法，再通过不同含量的乳化 剂对比试验即可找到乳化炸药中适合的乳化剂种类 和用量。 参考文献 [ 1 ]吕春绪，刘祖亮．倪欧琪．工业炸药[ M ] ．北京兵器工 业出版社，1 9 9 2 ，1 4 7 ． [ 2 ] 张坤玲，李瑞珍，卢玉妹，等．H L B 值与乳化剂的选择 [ J ] ．石家庄职业技术学院学报，2 0 0 4 ，1 6 6 2 0 - 2 2 ． [ 3 ] 吕春绪．工业炸药理论[ M ] ．北京兵器工业出版社， 2 0 0 3 ． [ 4 ] P a u l ，C ．h i e m e n ．P r i n c i p l e so fc o l l o i da n de u r f a c ee h e m i s - 仃y [ M ] ．M a r s e lD e c k e rI n e ，1 9 9 7 ． S t u d yO i lt h eP r o p o r t i o no fC o m p o u n dE m u l s i f i e ri nE m u l s i o nE x p l o s i v e Z H O UJ u n c h e n g ，K A IJ 蛆j u G u a n g d o n gH o n g d az e r I g I l 雌B l a s t i n gC i v i l i a nC o ．，圳． G u a n g d o n gZ e n g e h e n g ，5 11 3 0 0 【A B S T R A C T ] I nt h i sa r t i c l eH L Bm e t h o di su s e dt os e l e c tt h ea p p r o p r i a t ee m u l s i f i e rf o re m u l s i o ne x p l o s i v e ，a n dt h ee - m d s i f y i n ge f f e c tw i t hd i f f e r e n tr a t i od r i v ee m u l s i f i e r si s 咖p a r e db ye x p e r i m e n t s ．W i t h i nt h eo t h e rf o r m u l a t i o mr e m a i n i n g u n c h a n g e d ，t h es u i t a b l ec o m p o u n de m u l s i f i e rA T lw i t ht h ea p p r o p r i a t et u n o u n to f2 ．3 ％i si n d i c a t e db yc o m p a r i s o no f tt h ep r o d u c t sb yd i f f e r e n ta m o u n to ft h ee m u l s i f i e r ． 【K E YW O R D S ] e m u l s i o ne x p l o s i v e ，e m u l s i f i e r ，H L Bv a l u e 万方数据