植物油酸型Span-80的研制及应用研究.pdf

2 0 0 8 年8 月植物油酸型S p a n - 8 0 的研制及应用研究唐友生 植物油酸型S p a n ．8 0 的研制及应用研究‘ 唐友生 湖南南岭民用爆破器材股份有限公司 湖南永州，4 2 5 2 0 2 [ 摘要】文章介绍了一种乳化炸药专用的植物油酸型S p a n - 8 0 复合乳化剂的制备原理、制备工艺及技术特点。 该乳化剂是由植物油酸型S p a n - 8 0 和辅助剂复合而成。实验表明，该复合乳化剂能满足乳化炸药的爆炸性能和贮 存稳定性，具有一定的经济效益。 [ 关键词] 乳化炸药复合乳化剂贮存稳定性 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 1 引言 S p a n - 8 0 在传统高温酯化工艺中是以山梨醇 7 0 ％ 、油酸 动物、植物 为原料，于一定温度和催 化剂 N a O H 下，经酯化反应获得产物。由于厂家 提供的植物油酸材料中，多元不饱和脂肪酸 含有 多个双键 含量较高；而动物油酸中，多元不饱和脂 肪酸含量很低。多元不饱和脂肪酸在所有脂肪酸中 最不稳定，极易自身氧化、变质。由于双键的不稳定 性，在乳化剂与单分子膜之间的“空隙”或“孔腔”处 易形成薄弱部位，水分子容易从薄弱部位渗出而导 致乳化炸药破乳。为此，在生产S p a n - 8 0 时，大部分 生产厂家以动物油酸为原料，生产的s v - 8 0 产品 质量的稳定性及抗氧化性优于植物油酸生产的 S p a n - 8 0 。 为了解决植物油酸S p a n - 8 0 存在的质量稳定性 问题，经过长期研究和试验及实际生产使用，研究了 一种适合乳化炸药使用的植物油酸型复合乳化剂。 该复合乳化剂具有同类动物油酸s p 眦- 8 0 相同的产 品性能和贮存稳定性，甚至优于单一动物油酸S p a n 一 8 0 。经用户使用，反映效果良好，完全可以替代单一 动物油酸型S p a n - 8 0 。 2 研制原理及技术途经 2 ．1 提高植物油酸与山梨醇脱水酯化反应产物单 酯含量 s p - 8 0 是以山梨醇 7 0 ％ 、油酸为原料，于一 定温度条件下和催化作用下，经酯化反应获得产物。 油酸与山梨醇的脱水酯化反应的产物，虽然主要是 单酯，但也含有双酯、三酯等复杂产物。实验表明， 在乳化炸药的乳化制备工艺中，失水山梨醇单油酸 酯的乳化作用是主要的。单酯决定乳化效果和炸药 贮存稳定性。因此如何控制条件使其有利于单酯的 生成则是S p a n - 8 0 制备中的关键步骤。传统的 N a O H 催化剂作用下的S p a n - 8 0 ，不如N ％P O ．和 收稿日期2 0 0 7 ．1 2 ．1 0 Z n O 作用下S p a n - 8 0 的单酯含量高‘1 1 。根据这一原 理，在生产植物型复合乳化剂S p a n 一8 0 时，选用了 N a 3 P O ．和Z n O 作为失水山梨醇与植物油酸酯化反 应的催化剂，来提高S p a n - 8 0 单酯含量以及乳化效 果，见表1 【。 表1 各种催化剂作用下S p a n - 8 0 产品中的 单、双、三酯分布率 催化剂含量以0 ．1 5 ％一0 ．1 7 ％为佳。醇酸比 为0 ．5 6 0 ．5 7 较合适。 2 ．2 二步法生产工艺调节山梨醇的失水度．确保单 酯含量高 传统的高温酯化工艺使山梨醇既发生分子内的 失水形成醚键，同时也发生酯化反应，得到失水山梨 醇酯。这样会使山梨醇失水难以控制，很难取得失 水度合理的失水山梨醇酐。在s p - 8 0 合成催化剂 研究中发现，单独使用酸性催化剂得到的产物中，山 梨醇失水度过高；单独使用碱性催化剂得到的产物 中，山梨醇失水度过低。根据这一原理，在工艺设计 时，采用了山梨醇先失水醚化，然后再与脂肪酸进行 酯化的先醚化后酯化的二步法生产工艺，能生产出 色泽浅、透明度高、流动性好、指标值和产品性能稳 定的产品呤】。选择的醚化剂为H 。P O 。 浓度为 0 ．9 ％一1 ．1 ％ ，醚化温度为1 4 0 1 5 0 ℃，酯化温度 为1 9 0 2 0 0 0 c ，反应时间4 h 。 2 ．3 在植物S p a n - 8 0 中加乳化助剂 F L 和磺酸钠 构成植物型复合乳化剂 s v - 8 0 的组成成分油酸是含一个双键的不饱 万方数据 1 0 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第3 7 卷第4 期 和酸，使用不饱和油酸所生成的S p a n - 8 0 在油水两 相界面因定向吸附所形成的单分子膜就显得比较 “膨松”。而每个油酸分子的双键处电子云分布密 集，产生了电荷的相斥作用，从而在双键处形成孔 腔。所谓乳化炸药破乳就是水分子从油酸分子孔腔 中挤压所致。采用复合乳化剂或助剂、磺酸盐能在 界面膜上生成复合物，增加膜的强度，乳胶液稳 定⋯。根据这一原理，确定植物型S p a n - 8 0 与乳化 助剂2 1 复合使用，磺酸钠加入量为1 ％一2 ％。 试验表明，复配后的乳化剂具有粘度大，成膜性好， 光泽度高，乳化效果好，炸药贮存期长等优点。复合 乳化剂不仅适合物理敏化炸药，更适合化学发泡类 炸药 单一乳化剂对化学发泡类炸药的贮存稳定性 不利 。 3 试验部分 3 ．1 配方设计 经过理论计算和试验 小、中、大 及安全、性 能、成本、稳定性综合权衡，各组分材料配比见表2 。 表2植物型复合乳化剂主要材料配方 ％ 成分岿器㈣酸催化剂磺酸钠专嬲尹 嬲3 5 3 7 6 2 - 6 4o ．1 5 。0 ．1 7 1 ．23 0 。4 0 3 ．2 工艺流程 首先在配有冷凝器、真空泵、温度计的反应中， 加入计量好的山梨醇 7 0 ％ ，在搅拌下升温至1 1 0 1 2 0 ℃，脱水，再加入醚化催化剂 H ，P O ．，浓度为 0 ．9 ％一1 ．1 ％ 后缓慢升温至1 4 0 1 5 0 ℃，并保持2 h 进行山梨醇醚化反应．然后加入计量好的植物油 酸 确 和催化剂N ％P O ．和Z n O ，升温至1 9 0 2 0 0 ℃进行酯化反应2h ，测定指标值。再向此物料 中加入助剂 r L 和磺酸钠，在9 0 1 0 0 ℃搅拌4 0 6 0 m i n 即可B J 。工艺流程见图1 。 3 ．3 乳化效果与储存稳定性 在组分与工艺相同条件下，制备一系列乳化体 系炸药，观察不同乳化剂乳化效果与储存稳定性，见 表3 。在乳化炸药中应用植物型复合乳化剂贮存性 能，试验见表4 。 心oH 2 0 图1复合型植物S p a n - 8 0 乳化剂工艺流程图 表3 植物型复合乳化剂的乳化效果与 塾垡鉴垫整塞堡达坠 乳化剂名称 嬲乳胶起始状态雾赫末状态 。 贮存4 个月 ；翟／篱猛度／。爆速。， 贮存7 个月 麓怒窟‰ 结果表明，植物油酸复合乳化剂应用于乳化炸 药时，其爆炸性能和贮存稳定性是稳定的。 4 结论 1 通过选择单酯含量高的催化剂、二步法生 产工艺及复配方式等措施生产的植物型复合乳化 剂，能满足乳化炸药性能指标和贮存稳定性要求，完 全能替代单一动物油酸S p a n - 8 0 。 2 使用植物油酸生产的复配S p a n - 8 0 ，每吨产 品能节约6 0 0 元左右成本，具有广阔的市场前景。 参考文献 [ 1 ]吕春绪，等．工业炸药理论[ M ] ．北京兵器工业出版 社，2 0 0 3 ．2 9 6 3 0 0 ． [ 2 ]李永平．S p a n - 8 0 合成工艺的改进[ J ] ．爆破器材， 2 0 0 2 ，3 1 2 2 9 3 1 ． S t u d yo fP r e p a r a t i o na n dA p p l i c a t i o nP l a n tO l e i cA c i dS p a n - 8 0 T a n gY o u s h e n g H u ’n 舳N a n l i n gI n d u s t r i a lE x p l o s i v eM a t e r i a l sC o ．，L t d ． H u ’n a nY o n g z h o u ，4 2 3 2 0 2 [ A B S T R A C T ] T h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ep r e p a r a t i o nt h e o r ya n dt e c h n i c sa 8w e l la st e c h n d o g l e a ] c h a r a c t e r so fp l a n t - t y p e o l e i ca c i dS p a n - 8 0f o re m u l s i o ne x p l o s i v e ．S u c he m u l s i f i e ra g e n ti sg e n e r a t e dt h r o u g hc o m p l e x i o nb e t w e e np l a n t - t y p eS p a n - 8 0w i t ha u x i l i a r ya g e n t ．B e s e a r c hi n d i c a t e st h a ts u c hc o m p l e xe m u l s i f i e rs h a Us a t i s 匆e x p l o s i o np e r f o r m a n c e 豳w e l l 勰 s t o r a g es t a b i l i t yo fe m u l s i o ne x p l o s i v e ，w h i c hs h a l lm a k ee x c e l l e n te c o n o m i c a lp r o f i t ． [ K E YW O R D S ] e m u l s i o ne x p l o s i v e ，c o m p l e xe m u l s i f i e ra g e n t ，s t o r a g es t a b i l i t y 万方数据