一種油包水乳化蠟的研發(fā)探索

王晨棟

摘 ?要：工業(yè)炸藥在礦藏開(kāi)采，基建建設(shè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)其性能提出了更高的要求。炸藥蠟尤其是乳化炸藥蠟已成為了炸藥中的主流。通過(guò)摻配各種石油蠟及添加劑來(lái)復(fù)配復(fù)合油相并尋找合適的乳化劑和乳化工藝來(lái)完成該復(fù)合油相的乳化方案，成功開(kāi)發(fā)出了一種具有開(kāi)發(fā)潛力的炸藥蠟原料。

關(guān)鍵詞：炸藥蠟;復(fù)合油相;復(fù)合乳化劑

中圖分類號(hào)：TE624 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）18-0062-02

Abstract： Industrial explosives have been widely used in mining， infrastructure construction and other fields. With the development of economy， higher requirements for their performance have been put forward. Explosive wax， especially emulsion explosive wax， has become the mainstream of explosives. By mixing various petroleum wax and additives to compound oil phase and looking for suitable emulsifier and emulsification process to complete the emulsification scheme of the composite oil phase， a kind of explosive wax raw material with development potential was successfully developed.

Keywords： explosive wax; compound oil phase; compound emulsifier

1 概述

工業(yè)炸藥是被廣泛應(yīng)用于石油、煤炭、礦藏的開(kāi)采，水利、電力、交通設(shè)施的建設(shè)，以及機(jī)械加工和控制爆破等領(lǐng)域。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，在對(duì)工業(yè)炸藥的需求量不斷增加的同時(shí)，也對(duì)工業(yè)炸藥的性能提出了更高、更新的要求，工業(yè)炸藥在許多特種應(yīng)用和爆破技術(shù)領(lǐng)域有其不可替代的應(yīng)用前景。[1]

在炸藥中炸藥蠟是一名重要成員，可分為乳化型和非乳化型，相較而言，乳化炸藥蠟的穩(wěn)定性和安全性更高，且容易調(diào)節(jié)裝藥密度，調(diào)節(jié)起爆感度等參數(shù)。當(dāng)前炸藥蠟的發(fā)展還是以乳化炸藥蠟為主[2]，我國(guó)目前有兩三百家乳化炸藥生產(chǎn)產(chǎn)家，對(duì)炸藥蠟的年需求量在5萬(wàn)噸以上，乳化炸藥早已逐漸成為工業(yè)炸藥的主流，研發(fā)乳化炸藥蠟大有可為。

乳化炸藥是含水硝銨類炸藥的一種，是一種新型抗水炸藥。它由氧化劑水溶液、油相、敏化劑、乳化劑、穩(wěn)定劑、高熱劑等成分組成，屬于油包水型結(jié)構(gòu)。查詢國(guó)內(nèi)外專利可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于乳化炸藥來(lái)說(shuō)，氧化劑水溶液、油相、敏化劑、乳化劑是四種必需的材料。[3]

我國(guó)是世界石蠟資源、生產(chǎn)、出口和消費(fèi)大國(guó)[4]，但隨著原油劣質(zhì)化趨勢(shì)，作為煉油副產(chǎn)品之一的石蠟的質(zhì)量也不斷下降，全精煉石蠟比例不斷下降，顏色與含油量等多項(xiàng)指標(biāo)惡化，導(dǎo)致其愈發(fā)難以滿足石蠟常用行業(yè)的需求。[5]因此，開(kāi)發(fā)高適應(yīng)性的多功能乳化石蠟產(chǎn)品，對(duì)節(jié)約資源、拓寬石蠟銷路，提高石蠟的附加值，均具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

因此本文決定以乳化炸藥蠟為目標(biāo)的研究方向，摻配各種石油蠟及其他組分來(lái)復(fù)配出復(fù)合油相并尋找合適的乳化劑和乳化工藝來(lái)完成該復(fù)合油相的乳化方案，成功開(kāi)發(fā)出了一種具有開(kāi)發(fā)潛力的炸藥蠟原料。

2 樣品準(zhǔn)備

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

58號(hào)半精煉石蠟、56號(hào)半精煉石蠟、減三線油、80號(hào)微晶蠟、伊朗蠟膏、機(jī)油、柴油、聚乙烯蠟、EVA、乳化劑Span-80、高分子乳化劑T154、乳化劑卵磷脂。

2.2 樣品制備

乳化體系為油包水結(jié)構(gòu)，水結(jié)構(gòu)為硝酸銨和硝酸鈉的水溶液，所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用溶液，復(fù)合油相和乳化劑的比例控制在10：5：2，具體工藝如下：

（1）根據(jù)復(fù)配方案準(zhǔn)確復(fù)配出復(fù)合油相。

（2）向復(fù)合油相中加入乳化劑，加熱溶化，升溫至100-110℃，維持?jǐn)嚢璐谩?/p>

（3）將水溶液加熱至90-95℃。

（4）將水溶液加入復(fù)合油相和乳化劑的混合物中，控制在3-5秒內(nèi)加完。

（5）保持溫度為90-95℃，攪拌10分鐘。

（6）冷卻后得到膏狀的油包水乳化物。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 原料性能指標(biāo)分析與復(fù)合油相的摻配

根據(jù)現(xiàn)有的炸藥蠟復(fù)合油相的指標(biāo)分析，確定了復(fù)合油相的質(zhì)量要求為滴熔點(diǎn)65-75℃，含油量15-25%，運(yùn)動(dòng)粘度8.0-10.0mm2/s，針入度為40-60。

對(duì)此次實(shí)驗(yàn)所選取的原料的性能進(jìn)行分析，結(jié)果如表1。

從表1的檢測(cè)結(jié)果可以看出，隨著含油量的上升，可以表征原料硬度的指標(biāo)針入度減小，且石油蠟的運(yùn)動(dòng)粘度較小，無(wú)法滿足炸藥蠟復(fù)合油相的質(zhì)量要求，為此需要加入一定比例的添加劑進(jìn)行改性。據(jù)此對(duì)原料進(jìn)行配方優(yōu)化，并添加一定量的添加劑，得到下列幾個(gè)復(fù)合油相方案，如表2所示，而各復(fù)合油相的性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，各配方均能滿足設(shè)定的復(fù)合油相的質(zhì)量要求。并由此可以確定復(fù)合油相的摻配思路是根據(jù)含油量的要求決定摻入的高油相組分的比例，然后添加0.8%-1.5%的WE-3來(lái)調(diào)節(jié)針入度，2%-4%的EVA來(lái)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)粘度使之達(dá)到要求。

3.2 單配乳化劑和復(fù)合乳化劑的乳化效果比較

單配乳化劑選用的是Span-80，而復(fù)配乳化劑通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，確定復(fù)配的比例為Span-80：高分子乳化劑T154：卵磷脂為8：4：1。乳化的復(fù)合油相方案為2號(hào)。比較單一乳化劑和復(fù)配乳化劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，復(fù)配乳化劑的樣品滲出的油點(diǎn)更少，組成更為均一，穩(wěn)定性更好。同時(shí)質(zhì)地也更為松軟，同時(shí)更為粘稠。

4 結(jié)論與探討

本文通過(guò)將半精煉石蠟、高熔點(diǎn)微晶蠟、減三線油、蠟膏等各類石油產(chǎn)品原料進(jìn)行摻配，加入一定比例的添加劑調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)粘度、針入度等性能指標(biāo)，成功調(diào)制出復(fù)合炸藥蠟所需要的復(fù)合油相并完成了復(fù)合油相的復(fù)配思路，通過(guò)尋找到了合適的乳化劑和乳化工藝，形成了合適的炸藥蠟乳化方案，具有極大的開(kāi)發(fā)潛力。

參考文獻(xiàn)：

[1]何楠，李昌滿.我國(guó)乳化炸藥生產(chǎn)現(xiàn)狀及對(duì)策[J].礦業(yè)快報(bào)，2009，469（5）：24，25，45.

[2]宋敬埔，吳紅梅.我國(guó)乳化炸藥的研究近況及發(fā)展建議[J].爆破器材，2003，32：5-10.

[3]殷雅婷，劉勇，葛茜云.復(fù)合乳化劑對(duì)乳化炸藥穩(wěn)定性的影響研究[J].廣州化工，2014，42（13）：32-34.

[4]路勝旗.我國(guó)石油蠟深加工及其蠟產(chǎn)品論述[J].河南化工，2009，26：14-15.

[5]徐友明，沈本險(xiǎn)，廖士綱.石蠟加氫精制工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].石油煉制與化工，2006，37（11）：24-29.