復(fù)合油相材料對乳化炸藥穩(wěn)定性的影響

單艷玲

（貴陽久聯(lián)化工有限責(zé)任公司，貴陽 550025）

復(fù)合油相材料對乳化炸藥穩(wěn)定性的影響

單艷玲

（貴陽久聯(lián)化工有限責(zé)任公司，貴陽 550025）

復(fù)合油相材料是影響乳化炸藥穩(wěn)定性能的重要因素。對復(fù)合油相材料中高分子乳化劑、SP-80和卵磷脂用量進(jìn)行優(yōu)化分析，結(jié)果表明：在復(fù)合油相材料中高分子乳化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%、SP-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%、卵磷脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，乳化炸藥在高低溫循環(huán)試驗(yàn)時(shí)電導(dǎo)率最低，穩(wěn)定性最優(yōu)；經(jīng)常溫儲(chǔ)存試驗(yàn)驗(yàn)證，該配比在實(shí)際生產(chǎn)中有效，可推廣使用。

復(fù)合油相材料；乳化炸藥；穩(wěn)定性；卵磷脂；高分子乳化劑

乳化炸藥是以硝酸鹽類氧化劑水溶液的細(xì)微液滴為分散相，以油蠟類物質(zhì)為連續(xù)相，形成的油包水型特殊乳化體系，其爆炸性、抗水性能良好，爆炸產(chǎn)物對環(huán)境友好，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。油相材料是乳化炸藥的重要成分，廣義上的油相材料是指不溶于水的有機(jī)物，既含有乳化炸藥的碳質(zhì)燃料組分，又有包覆水相粒子的乳化劑油膜。油相材料配比是否合理，直接影響到乳膠基質(zhì)分散的穩(wěn)定性和乳化炸藥的爆轟性能［1-2］。本文探討了復(fù)合油相材料中高分子乳化劑和卵磷脂的添加量對乳化炸藥穩(wěn)定性的影響，從而優(yōu)化油相材料的原料配比。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 復(fù)合油相材料配比

復(fù)合蠟是油相最基礎(chǔ)的原料，我廠選用茂名華粵特種蠟廠生產(chǎn)的專用復(fù)合蠟和南陽石蠟精細(xì)化工廠生產(chǎn)的南陽蠟5號按一定比例混合使用，添加適量的機(jī)油，以某高分子乳化劑和SP-80復(fù)配使用，再添加大豆卵磷脂作為助乳劑，共同組成復(fù)合油相。先對高分子乳化劑與SP-80的配比優(yōu)化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇高分子乳化劑的用量，再對大豆卵磷脂的添加量進(jìn)行優(yōu)化，具體的配比方案如表1所示。

表1 復(fù)合油相材料的配比Table 1 Ratio of oil phase compositematerials

1.2 制備過程

首先，將硝酸銨、硝酸鈉和水按78∶5.5∶10（質(zhì)量比，下同）的比例制成水相；然后，復(fù)合油相材料按照表1中的比例配置成油相；再者，以水油比為93.5∶6.5的比例將油相先放入小型自制乳化器中熔化，邊攪拌邊緩緩加入水相，攪拌至水相與油相完全融合，形成穩(wěn)定的乳膠基質(zhì)；最后，在一定溫度下進(jìn)行敏化處理，即可制得乳化炸藥。

1.3 穩(wěn)定性測試

高低溫試驗(yàn)法是將被測乳化試樣在較高溫度下放置一定時(shí)間后，再于低溫下冷凍一定時(shí)間，一熱一冷作為一個(gè)溫度變化的循環(huán)，以乳膠體不被破壞所能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)多少來判斷其穩(wěn)定性的好壞。破乳之后，水相中的硝酸鹽析出會(huì)使乳膠基質(zhì)的電導(dǎo)率改變。采用高低溫循

環(huán)試驗(yàn)與電導(dǎo)率測試相結(jié)合的方法，以每次高低溫循環(huán)試驗(yàn)后乳膠基質(zhì)的電導(dǎo)率來表征其穩(wěn)定性［3］。將不同因素水平下制得的乳化炸藥放置在50℃的恒溫箱中保溫8 h，再放入-10℃的冰箱中冷凍16 h，循環(huán)至乳膠基表層油水滲出為止。每經(jīng)一個(gè)循環(huán)后，用電導(dǎo)率儀對乳化炸藥進(jìn)行電導(dǎo)率測定，以電導(dǎo)率作為評價(jià)指標(biāo)，對各因素的水平進(jìn)行優(yōu)化。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

6種配比制得的乳化炸藥在不同循環(huán)次數(shù)時(shí)的電導(dǎo)率情況如表2所示。

表2 不同高低溫循環(huán)次數(shù)下乳膠基質(zhì)的電導(dǎo)率Table 2 Conductivity of emu lsion matrix under different high temperature cycles

2.2 復(fù)合乳化劑的影響

對比1、2、3號乳化炸藥，不同試樣在不同高低溫循環(huán)次數(shù)下電導(dǎo)率的變化情況如圖1所示。

圖1 復(fù)合乳化劑對乳膠基質(zhì)電導(dǎo)率的影響Fig.1 Effect of emulsifier on conductivity of emulsion matrix

由圖1可知，在各個(gè)循環(huán)次數(shù)下，都有1號電導(dǎo)率＞3號電導(dǎo)率＞2號電導(dǎo)率的現(xiàn)象；隨著循環(huán)次數(shù)的增加，1號電導(dǎo)率增長最快，3號電導(dǎo)率次之，且增長速率有上升趨勢，2號電導(dǎo)率增長最慢，且增速均勻。

分析其原因，該高分子乳化劑親油基團(tuán)位于長鏈分子的兩端，當(dāng)其乳化油水相時(shí)，兩端向油相伸展，而中間極性長鏈則伸向水相，這樣便會(huì)產(chǎn)生立體的阻膜，乳膠基質(zhì)中顆粒之間的排斥力就會(huì)增大，能夠減少顆粒凝聚；所以，高分子乳化劑和SP-80復(fù)合使用時(shí)，可以有效增加膜的強(qiáng)度，從而提高乳膠基質(zhì)的穩(wěn)定性，且隨著高分子乳化劑含量的增加，穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)；但當(dāng)高分子乳化劑用量過大時(shí)，會(huì)使得水相溶液的粘度過大，不利于水相在連續(xù)油相中的均勻分散，攪拌時(shí)難以形成細(xì)小的液滴，乳化效果反而降低，這就是高分子乳化劑含量超過12%后，試樣的電導(dǎo)率反倒下降的原因。所以選定高分子乳化劑的用量為12%，再進(jìn)行大豆卵磷脂的優(yōu)化。

2.3 卵磷脂的影響

對比2、4、5、6號乳化炸藥，其在不同高低溫循環(huán)次數(shù)下的電導(dǎo)率變化情況見圖2。

圖2 卵磷脂對乳膠基質(zhì)電導(dǎo)率的影響Fig.2 Effect of Lecithin on conductivity of emulsion matrix

由圖2可知，相比2號試樣，添加不同量的卵磷脂作為乳化助劑后，試樣的電導(dǎo)率有不同程度的下降；添加卵磷脂后的試樣電導(dǎo)率隨著卵磷脂用量的增加先降低后升高，5號卵磷脂含量為3%時(shí)，各循環(huán)次數(shù)下電導(dǎo)率均為最低。

卵磷脂具有類似于三甘酯結(jié)構(gòu)，兩個(gè)脂肪酸鏈具有疏水性，而-PO4、-NH2、-NH和-OH等基團(tuán)具有親水性，是一種兩親的離子表面活性劑，具有界面吸附和形成膠束的能力［4］。當(dāng)卵磷脂加入到復(fù)合油相中，卵磷脂能與SP-80形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而界面形成一種堆積的類似于絡(luò)合物的膜，從而有效提高了膜的強(qiáng)度和乳液的表觀粘度，使得乳膠基質(zhì)在高低溫循環(huán)

的惡劣環(huán)境下仍能保持油包水的結(jié)構(gòu)；所以當(dāng)添加卵磷脂時(shí)，乳化炸藥的電導(dǎo)率降低，穩(wěn)定性提高。當(dāng)卵磷脂用量過大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)油水相無法完全融合，使得水相分布不均以產(chǎn)生凝聚，從而使電導(dǎo)率升高。

綜合來看，在本實(shí)驗(yàn)條件下，5號試樣（高分子乳化劑含量為12%、SP-80含量為23%、添加卵磷脂的量為3%）乳化炸藥的穩(wěn)定性能最優(yōu)。

3 常溫儲(chǔ)存試驗(yàn)驗(yàn)證

常溫儲(chǔ)存試驗(yàn)法是檢驗(yàn)乳化炸藥溫度性的基本方法［5］。按照5號試樣的配比，生產(chǎn)一批乳化炸藥，在普通庫房中自然儲(chǔ)存，每隔一段時(shí)間觀察下乳化炸藥的狀態(tài)，并測定其爆炸性能，從而驗(yàn)證上述配比在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 常溫儲(chǔ)存乳化炸藥的爆轟性能Table 3 Detonation performance of emulsion explosive stored at room tem perature

由表3可知，5號配比制得乳化炸藥的爆轟性能雖然隨著時(shí)間的推移而降低，但6個(gè)月后乳化炸藥的各項(xiàng)爆轟性能指標(biāo)均達(dá)到GB18095-2000的要求，這表明該配比在實(shí)際生產(chǎn)中是可行的，制得的乳化炸藥穩(wěn)定性能良好。

4 總結(jié)

1）在復(fù)合油相材料中，以高分子乳化劑與SP -80為復(fù)合乳化劑，并添加適量的卵磷脂作為助乳劑，可以增強(qiáng)膜的強(qiáng)度，從而能夠降低高低溫循環(huán)試驗(yàn)下乳膠基質(zhì)的電導(dǎo)率；通過對比分析，高分子乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%、SP-80質(zhì)量分?jǐn)?shù)為為23%、卵磷脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為為3%時(shí)制得的乳化炸藥的電導(dǎo)率最低。

2）按照優(yōu)化的配比進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，對產(chǎn)品進(jìn)行常溫儲(chǔ)存試驗(yàn)。結(jié)果表明：按該配比制得的乳化炸藥儲(chǔ)存6個(gè)月后，各項(xiàng)爆轟性能指標(biāo)仍能達(dá)到GB18095-2000的要求，該配比可以在生產(chǎn)中推廣使用。

［1］ 徐志祥，胡毅亭，劉大斌，等.油相材料對乳化炸藥熱穩(wěn)定性的影響［J］.火炸藥學(xué)報(bào)，2009，32（4）：34-37.

［2］ 全慧鋒.乳化炸藥用油相材料的研究［J］.山西化工，2014（6）：29-32.

［3］ 張陽，汪旭光，王尹軍，等.高低溫循環(huán)與電導(dǎo)率法對乳化炸藥穩(wěn)定性的試驗(yàn)研究［J］.工程爆破，2014，20（1）47-49.

［4］ 劉燕，馮玲琴，衛(wèi)延安.改性磷脂的性質(zhì)及其在乳化炸藥中的應(yīng)用［J］.火炸藥學(xué)報(bào)，2008，31（4）：30-34.

［5］ 李冰.乳化炸藥的穩(wěn)定性及其表征方法的研究［D］.淮南：安徽理工大學(xué)，2008.

Influence of Com posite Oil Phase M aterial on the Stability of Em ulsion Exp losives

SHAN Yan-ling

（Guiyang Jiulian Chemical Co.，Ltd.，Guiyang 550025，China）

Composite oil phasematerials are the important factors to influence the stability of emulsion explosives.In this paper，optimization analysiswas done on the amount of polymer emulsifier，SP-80 and phospholipid in composite oil phasematerial.The results showed thatwhen the polymer emulsifier accounted for 12%，SP-80 accounted for 23%，phospholipids accounting for 3%in the composite oil phase material，minimum conductivity and optimum temperature storage stability can be obtained for emulsion explosive in high and low temperature cycling test.This ratio was effective as proved by actual production and can be used.

composite oil phasematerials；emulsion；stability；phospholipid；polymer emulsifier

TQ560

A

1004-275X（2015）03-0021-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.03.006

收稿：2015-02-10

單艷玲（1977-），女，湖南邵東人，工程師，主要從事工業(yè)炸藥產(chǎn)品工藝質(zhì)量方面的工作。