內(nèi)相粒徑對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)抗振動(dòng)性能的影響

劉鋒，汪全，吳攀宇，2，魏國(guó)，2，何祥

(1 安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，安徽 淮南 232001； 2 安徽江南化工股份有限公司，安徽 合肥 232000)

引 言

乳化炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝技術(shù)是目前乳化炸藥應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)較為安全的一種生產(chǎn)技術(shù)，集材料運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝填和機(jī)械化裝藥技術(shù)于一體，該技術(shù)憑借其高安全性、高效率、低成本等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用[1]。現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥在使用前會(huì)經(jīng)歷地面工作站到爆破點(diǎn)的配送過(guò)程，在運(yùn)輸過(guò)程中，抗振動(dòng)性能差的乳化炸藥，內(nèi)部的油包水型結(jié)構(gòu)體系易被破壞，油水兩相分離，炸藥穩(wěn)定性下降[2-4]。

Hales等[5]研究在活性劑表面添加動(dòng)物油對(duì)乳化炸藥穩(wěn)定性的影響；Reynolds 等[6]認(rèn)為乳化炸藥基質(zhì)的析晶主要與膠團(tuán)濃度和界面強(qiáng)度有關(guān)；Masalova 等[7]研究了油相材料對(duì)乳化炸藥基質(zhì)穩(wěn)定性的影響；李洪偉等[8]發(fā)現(xiàn)使用復(fù)合乳化劑制備的乳化炸藥穩(wěn)定性高于使用單一乳化劑的乳化炸藥；高圣濤等[9]通過(guò)改變敏化方式研究了乳化炸藥基質(zhì)破乳的不同情況；程奧等[10]研究發(fā)現(xiàn)油相材料的黏度對(duì)于乳化炸藥的穩(wěn)定儲(chǔ)存影響較大，油相材料黏度小的乳化炸藥儲(chǔ)存穩(wěn)定性較差；吳紅波[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了沖擊波等動(dòng)壓作用會(huì)破壞乳化炸藥的微觀結(jié)構(gòu)。以上研究著重于乳化劑種類(lèi)、外相膠團(tuán)濃度、油相材料、乳化劑種類(lèi)、敏化工藝、油相配比和外界沖擊等對(duì)乳化炸藥或乳化炸藥基質(zhì)穩(wěn)定性的影響，罕有內(nèi)相粒徑對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥抗振動(dòng)性能影響的相關(guān)研究，內(nèi)相粒徑的大小與分布關(guān)系到乳化炸藥的穩(wěn)定性，與其抗振動(dòng)能力有著重要聯(lián)系[12]，在運(yùn)輸過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥一旦發(fā)生析晶、破乳等現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)存時(shí)間縮短、爆炸性能降低，因此研究?jī)?nèi)相粒徑對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥的抗振動(dòng)性能影響具有重要意義。

本文擬通過(guò)使用可調(diào)速振蕩器模擬現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)在運(yùn)輸過(guò)程中顛簸受到的振動(dòng)作用，并使用光學(xué)顯微鏡、激光粒度儀、水溶法和黏度計(jì)等測(cè)試不同內(nèi)相粒徑基質(zhì)試樣經(jīng)過(guò)一定振動(dòng)周期后的外觀形態(tài)、微觀結(jié)構(gòu)、粒徑、硝酸銨析出量以及黏度的變化，評(píng)估振動(dòng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥穩(wěn)定性的影響，以期為現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥的安全使用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)儀器：JFS-550 型乳化分散機(jī)，杭州奇威儀器有限公司；HY-5A 型調(diào)速振蕩器，常州天瑞儀器有限公司；XSP-86 系列無(wú)限遠(yuǎn)生物顯微鏡，上海田瞳光學(xué)科技公司；Malvern Mastersizer 2000激光粒度儀，英國(guó)Malvern 公司；NDJ-85 數(shù)顯黏度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

實(shí)驗(yàn)材料：硝酸銨(AN)，廣東汕頭西隴化工廠；硝酸鈉，安徽凌天精細(xì)化工有限公司；復(fù)合蠟，安徽凌天精細(xì)化工有限公司；0#柴油，南京晶英石油化工有限公司；去離子水，上海景純水處理技術(shù)有限公司；Span-80，江蘇海安石油化工廠；酚酞，廣州市弘納化工有限公司；無(wú)水乙醇，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司。

1.2 乳化炸藥基質(zhì)的制備

水相的制備：按照表1的配方稱(chēng)取硝酸銨、硝酸鈉和水，混合加熱至100～105℃。

油相的制備：按照表1的配方稱(chēng)取復(fù)合蠟、柴油和Span-80，混合加熱至90～95℃。

表1 現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)的配方Table 1 Formulation of on-site mixed emulsion explosive matrix

制備的過(guò)程與工藝：按照表2 設(shè)定各組乳化炸藥基質(zhì)的制備轉(zhuǎn)速，將乳化機(jī)調(diào)至預(yù)定轉(zhuǎn)速，在40 s內(nèi)將水相溶液勻速加入到油相中，持續(xù)對(duì)乳化炸藥基質(zhì)均勻高速剪切3 min。將制備好的基質(zhì)轉(zhuǎn)移至燒杯中并按照制備轉(zhuǎn)速標(biāo)號(hào)，靜置冷卻至室溫后進(jìn)行測(cè)試。

1.3 乳化炸藥基質(zhì)運(yùn)輸振動(dòng)的模擬測(cè)試方法

本實(shí)驗(yàn)使用常州天瑞儀器有限公司產(chǎn)HY-5A型的調(diào)速振蕩器，該振蕩器的偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在偏心軸承上的振動(dòng)平臺(tái)就會(huì)發(fā)生橢圓形的規(guī)律振動(dòng)。調(diào)節(jié)振蕩器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以匹配真實(shí)場(chǎng)景下的汽車(chē)行駛速度，參考文獻(xiàn)[13]，實(shí)驗(yàn)控制振蕩器固定振幅為25.4 mm，振動(dòng)頻率為5 Hz。

稱(chēng)取300 g乳化炸藥基質(zhì)裝入500 ml玻璃燒杯，固定在調(diào)速振蕩器的振動(dòng)平臺(tái)上，打開(kāi)調(diào)速振蕩器電源并調(diào)節(jié)至預(yù)定振動(dòng)頻率，保持設(shè)備的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以24 h為一個(gè)周期，對(duì)振動(dòng)0～3個(gè)周期后的各組基質(zhì)進(jìn)行取樣檢測(cè)。

1.4 乳化炸藥基質(zhì)的粒徑測(cè)試

取5 g±0.1 g 乳化炸藥基質(zhì)試樣，將其分散于100 ml柴油中，攪拌均勻后靜置備用，以乳膠微粒的表面積加權(quán)平均值D[3,2]表征其平均粒徑，每組樣品測(cè)兩次取平均值。

1.5 乳化炸藥基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試

取1 g 乳化炸藥基質(zhì)試樣涂在載玻片上，滴加1～2 滴0#柴油，使用玻璃棒令其均勻分散在載玻片上，蓋上蓋玻片，使用放大倍數(shù)為400×的鏡片在顯微鏡下觀察乳化炸藥基質(zhì)的粒子微觀結(jié)構(gòu)。

1.6 乳化炸藥基質(zhì)的硝酸銨析出量測(cè)試

取20 g乳化炸藥基質(zhì)試樣平鋪于50 mm的培養(yǎng)皿中，裝入燒杯后沿杯壁加入180 ml去離子水，室溫下浸泡24 h后，取25 ml浸出液于錐形瓶，加入1∶1甲醛溶液10 ml，酚酞指示劑2～3滴，以0.1 mol·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，溶液滴定至微紅色且30 s內(nèi)不褪色即為終點(diǎn)，記錄消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，滴定兩次取平均值。

根據(jù)消耗的氫氧化鈉量，通過(guò)式(1)計(jì)算出硝酸銨的析晶量。

1.7 乳化炸藥基質(zhì)的黏度測(cè)試

取200 g乳化炸藥基質(zhì)于250 ml燒杯中，在水浴鍋中恒溫25℃保存，使用NDJ-85 數(shù)字黏度計(jì)測(cè)定乳化炸藥基質(zhì)的黏度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 振動(dòng)對(duì)乳化炸藥基質(zhì)內(nèi)相粒徑的影響

表2 與圖1 為不同轉(zhuǎn)速下制備的現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)在持續(xù)振動(dòng)0～3個(gè)周期后的表面積體積平均直徑(D[3,2])。根據(jù)文獻(xiàn)[14]，對(duì)于乳狀液這種內(nèi)相粒徑比較大的分散體系，可以通過(guò)粒徑分布范圍與平均粒徑的關(guān)系[式(2)]來(lái)表示其多分散指數(shù)(PDI)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 和圖1 可知，在未受振動(dòng)作用時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥的內(nèi)相粒徑隨制備轉(zhuǎn)速的提高而減小。制備轉(zhuǎn)速達(dá)到1200 r·min-1的4#、5#試樣，基質(zhì)內(nèi)相粒徑被控制在5.00 μm 左右，粒徑范圍被控制在1.25～11.48 μm 這個(gè)相對(duì)較小的區(qū)間，PDI 較小，粒子分布集中均一性好；制備轉(zhuǎn)速為600 r·min-1的1#試樣，粒徑接近10.00 μm，粒徑分布在3.80～30.20 μm的較大區(qū)間，PDI較大，均一性較差。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)的平均內(nèi)相粒徑測(cè)試結(jié)果Fig.1 Test results of average internal phase particle size of on-site mixed emulsion explosive matrix

表2 現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)內(nèi)相粒徑測(cè)試結(jié)果Table 2 Test results of internal phase particle size of on-site mixed emulsion explosive matrix

1 個(gè)振動(dòng)周期后，1#試樣已經(jīng)析晶破乳，無(wú)法均勻取樣測(cè)量粒徑分布情況，試樣以硝酸銨晶體與燃料油的混合物形式呈現(xiàn)，抗振動(dòng)能力最差；2#試樣的平均粒徑由9.01 μm 增大到15.95 μm，粒徑分布區(qū)間變寬，擴(kuò)大為5.01～60.26 μm，粒徑偏大且粒子分布過(guò)于分散；3#～5#試樣的平均粒徑增大但仍在10.00 μm 以下，PDI小于3。2 個(gè)振動(dòng)周期后，2#試樣析晶破乳情況比較嚴(yán)重，取樣之后無(wú)法測(cè)得準(zhǔn)確的粒徑分布情況；3#試樣的平均粒徑從7.41 μm增長(zhǎng)到13.53 μm，粒徑分布范圍變化幅度大，PDI 大于3，體系的均一性較差；4#、5#試樣的平均粒徑在10.00 μm左右，PDI仍小于3。在3個(gè)振動(dòng)周期后，3#試樣的析晶量增加較多，取樣之后無(wú)法測(cè)得準(zhǔn)確的粒徑分布情況；4#試樣部分保持乳化炸藥基質(zhì)形態(tài)，但是粒徑已經(jīng)逼近15.00 μm，粒徑范圍也變化為4.37～45.71 μm的大區(qū)間，PDI 大于3，后續(xù)穩(wěn)定性能難以保證；5#試樣在振動(dòng)過(guò)程中，平均粒徑由最初的3.97 μm增長(zhǎng)到6.81 μm，擴(kuò)大1.7 倍，粒徑分布范圍由1.25～8.71 μm變化為2.51～17.38 μm，5#試樣的粒徑在振動(dòng)作用下呈緩慢增大趨勢(shì)，但始終控制在10.00 μm 以下，粒徑分布變化幅度不大，PDI 始終小于3，抗振動(dòng)性能最佳。

分析認(rèn)為，振動(dòng)作用加速了乳化炸藥基質(zhì)內(nèi)部小液滴逐漸融合成為大液滴的聚合過(guò)程，由于水相液滴之間大小不同，在界面能的作用下，持續(xù)受振的乳化炸藥基質(zhì)液滴之間的大顆粒液滴直徑會(huì)逐漸增大，表面張力減小，水油界面張力和界面能量降低[15-16]。若此時(shí)內(nèi)相液滴中因振動(dòng)而發(fā)生析晶，溶質(zhì)的蒸氣壓將降低，持續(xù)的振動(dòng)作用會(huì)導(dǎo)致界面穩(wěn)定情況時(shí)的平行膜向大液滴一側(cè)凹陷，使兩側(cè)表面張力重新平衡，析晶液滴中的硝酸銨晶體易刺破界面膜，在液滴毗鄰處發(fā)生大面積析晶導(dǎo)致失穩(wěn)[17-18]。

2.2 振動(dòng)對(duì)乳化炸藥基質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的影響

振動(dòng)前后乳化炸藥基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)如圖2 所示。觀察4 組圖片可知，光學(xué)顯微鏡的觀察結(jié)果與激光粒度儀的粒徑測(cè)試結(jié)果吻合。未受振動(dòng)作用之前，5 組基質(zhì)試樣的粒子清晰可見(jiàn)，無(wú)明顯的硝酸銨結(jié)晶，其中1#試樣粒子直徑較大，粒子大小分布均一性差。隨著制備轉(zhuǎn)速的提高，內(nèi)相粒子直徑不斷減小，體系均一性不斷提高，其中5#試樣最為典型，粒子直徑最小，均一性最好。分析認(rèn)為可能是基質(zhì)存在較為嚴(yán)重的聚合現(xiàn)象，大粒子不斷吸收周?chē)×Ｗ?，并存在奧氏熟化過(guò)程，而使得大粒子逐步增大，小粒子逐步減小。

1 個(gè)振動(dòng)周期后，1#試樣已經(jīng)大部分析晶，無(wú)法測(cè)得清晰的粒子結(jié)構(gòu)，微觀形態(tài)為硝酸銨的顆粒狀結(jié)晶；2#試樣出現(xiàn)部分針狀硝酸銨結(jié)晶；3#試樣中出現(xiàn)部分塊狀硝酸銨結(jié)晶；4#、5#試樣除粒徑有增大外，未出現(xiàn)明顯的失穩(wěn)現(xiàn)象。2 個(gè)振動(dòng)周期后，2#試樣原本的針狀結(jié)晶成長(zhǎng)為球塊狀的大顆粒結(jié)晶；3#試樣中大液滴破裂，造成硝酸銨塊狀結(jié)晶。4#、5#試樣液滴明顯增大，微觀結(jié)構(gòu)中偶見(jiàn)針狀硝酸銨結(jié)晶。3 個(gè)振動(dòng)周期后，1#、2#試樣已經(jīng)完全析晶，微觀結(jié)構(gòu)中多為大塊彌散狀硝酸銨晶體；3#試樣析晶嚴(yán)重，無(wú)法清晰觀察到內(nèi)相粒子；4#試樣存在塊狀析晶，粒子直徑增大，但均一性較好；5#試樣出現(xiàn)小顆粒結(jié)晶，均一性最好，粒子直徑保持穩(wěn)定。

2.3 振動(dòng)對(duì)乳化炸藥基質(zhì)外觀的影響

振動(dòng)前后乳化炸藥基質(zhì)的外觀如圖3所示。觀察發(fā)現(xiàn)，各組現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)試樣的顏色隨著振動(dòng)作用時(shí)間的增長(zhǎng)而由淡黃色逐漸變?yōu)槿榘咨?，該現(xiàn)象主要是由于振動(dòng)導(dǎo)致內(nèi)相粒子在發(fā)生聚合和奧氏熟化等過(guò)程中發(fā)生破裂，硝酸銨析晶，透明的硝酸銨結(jié)晶刺破界面膜，導(dǎo)致基質(zhì)整體失穩(wěn)[19-22]；基質(zhì)試樣受振動(dòng)作用后，析晶現(xiàn)象的發(fā)生并非整體進(jìn)行，而是由基質(zhì)-空氣-燒杯壁三相界面處最先開(kāi)始發(fā)生析晶，隨著振動(dòng)時(shí)間的逐步增長(zhǎng)，向內(nèi)部延伸，如圖4所示。

圖4 振動(dòng)引發(fā)三相界面析晶過(guò)程示意圖Fig.4 Schematic diagram of three-phase interface crystallization process caused by vibration

分析認(rèn)為，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)在三相界面處受到的表面張力最大[23-25]，由于燒杯壁處密度大于空氣和乳化炸藥基質(zhì)，三相密度差導(dǎo)致界面分子間作用力的不同，界面處乳化炸藥基質(zhì)受到壁面?zhèn)鹊淖饔昧Ω?，使得乳狀液在該處有向?nèi)收縮的趨勢(shì)，因此在三相界面處乳化炸藥基質(zhì)受到的表面張力最大，試樣在此處析晶的概率增大，析晶程度最為嚴(yán)重。

2.4 振動(dòng)對(duì)乳化炸藥基質(zhì)硝酸銨析出量的影響

乳化炸藥基質(zhì)試樣浸泡在水中會(huì)釋放出游離的銨根離子，其與甲醛(HCHO)會(huì)反應(yīng)生成烏洛托品(C6H12N4)及等量硝酸(HNO3)，用0.1 mol·L-1的氫氧化鈉(NaOH)溶液滴定生成的硝酸，即可測(cè)得硝酸銨的含量，反應(yīng)方程式如式(3)、式(4)所示。

用水溶法測(cè)試乳化炸藥基質(zhì)試樣硝酸銨析出量，圖5 為浸泡24 h 后試樣外觀。觀察可知，隨著基質(zhì)內(nèi)相粒徑的增大，使用水溶法浸泡24 h 后，其外觀形態(tài)存在差異：內(nèi)相粒徑最大的1#試樣，其表面呈現(xiàn)出胞絡(luò)狀球形凸起，界面為絮凝狀；隨著粒徑的減小，浸泡界面平整度不斷提高，內(nèi)相粒徑最小的5#試樣，其表面光滑平整，無(wú)凸起與溶脹現(xiàn)象出現(xiàn)。

硝酸銨析出量滴定結(jié)果見(jiàn)表3、圖6。

分析認(rèn)為，析晶現(xiàn)象的產(chǎn)生與內(nèi)相粒子的聚合和奧氏熟化等過(guò)程相關(guān)。奧氏熟化在宏觀上是由于硝酸銨在不同粒徑液滴中的溶解度不同，使得硝酸銨從一個(gè)液滴擴(kuò)散到另一個(gè)液滴當(dāng)中[26]，乳狀液體系中的內(nèi)相液滴的擴(kuò)散與拉普拉斯壓力有關(guān)，該壓力的存在導(dǎo)致內(nèi)相材料溶解度的增加，因此可用Kelvin方程[27-28]計(jì)算溶解度的增加。

式(4)可計(jì)算特定粒徑的內(nèi)相材料在連續(xù)相材料中的溶解度。由式(4)可知，乳化炸藥基質(zhì)粒子粒徑越大，其溶解度越小，對(duì)于已經(jīng)存在硝酸銨析晶或過(guò)飽和的水相液滴，粒徑越大越容易發(fā)生析晶，符合圖5中1#試樣在1個(gè)振動(dòng)周期后完全析晶，而5#試樣仍保持較好穩(wěn)定性的現(xiàn)象。

圖5 水溶法測(cè)試試樣的硝酸銨析出量Fig.5 Determination of precipitation amount of AN in samples by water-soluble method

對(duì)于乳化炸藥基質(zhì)，發(fā)生奧氏熟化一般用表面控制機(jī)理建立模型來(lái)計(jì)算其熟化速率(Ω2)[29]。

由表3 與圖6 可知，3 個(gè)振動(dòng)周期后初始粒徑為9.47 μm 的1#試 樣 析 晶 量 從0.36594 g 增 長(zhǎng) 到 了0.89094 g，而5#試樣僅從0.13341 g 增長(zhǎng)到0.20170 g。分析認(rèn)為，1#試樣的熟化速率遠(yuǎn)大于5#試樣，其硝酸銨析出量的增長(zhǎng)速率也就有所區(qū)別，故而導(dǎo)致上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

圖6 水溶法測(cè)試硝酸銨析出量的結(jié)果Fig.6 Test results of AN precipitation amount by water-soluble method

表3 水溶法測(cè)試硝酸銨析出量的滴定結(jié)果Table 3 Titration results of AN precipitation amount measured by water-soluble method

2.5 振動(dòng)對(duì)乳化炸藥基質(zhì)黏度的影響

現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥與普通乳化炸藥相比，含水量大，黏度低。黏度是現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥的重要宏觀性質(zhì)之一，內(nèi)相粒子粒徑大小對(duì)其有很大的影響。表4 與圖7 為乳化炸藥基質(zhì)受振動(dòng)前后的黏度測(cè)試結(jié)果。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)黏度測(cè)試結(jié)果Fig.7 Viscosity test results of on-site mixed emulsion explosive matrix

基質(zhì)黏度應(yīng)用謝爾曼W/O 型乳化液黏度與內(nèi)相液滴大小關(guān)系式[1]計(jì)算。

結(jié)合表2、表4，內(nèi)相粒徑為9.47 μm 的1#試樣，未受振動(dòng)作用前黏度為227316 mPa·s，粒徑為3.97 μm的5#試樣，未受振動(dòng)作用前黏度為264437 mPa·s。隨著液滴直徑dm減小，黏度η增大。

表4 現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)受運(yùn)輸振動(dòng)后黏度變化Table 4 Viscosity change of on-site mixed emulsion explosive matrix subjected to transport vibration

由表4 和圖7 可知，不同內(nèi)相粒徑試樣的黏度隨著振動(dòng)時(shí)間增長(zhǎng)都呈增大趨勢(shì)，但各組試樣的黏度變化程度有較大差異：3 個(gè)振動(dòng)周期后，1#～5#試樣的黏度增長(zhǎng)率分別為39.9%、25.3%、18.0%、10.3%和6.7%。振動(dòng)作用對(duì)大粒徑乳化炸藥基質(zhì)黏度影響較大，平均粒徑為9.47 μm 的1#試樣在2個(gè)振動(dòng)周期后黏度由227316 mPa·s 升至296763 mPa·s，增長(zhǎng)了1.3 倍，此時(shí)乳化炸藥已經(jīng)出現(xiàn)明顯的析晶，且黏度過(guò)大不滿足現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥的裝藥要求。內(nèi)相粒徑在5.00 μm 左右的4#、5#乳化炸藥基質(zhì)試樣的抗振動(dòng)性能明顯增強(qiáng)，受振動(dòng)作用后黏度分別增大到287573、282285 mPa·s，是原來(lái)的1.1 倍、1.07 倍，仍滿足現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥對(duì)黏度的要求。

上述現(xiàn)象的原因可能是炸藥在受運(yùn)輸振動(dòng)后，試樣內(nèi)小液滴互相之間有力的作用，內(nèi)相物質(zhì)相對(duì)于外相物質(zhì)密度更大，粒徑越大，內(nèi)相粒子之間的作用力就越大，聚合作用也就更強(qiáng)，從而加速推進(jìn)聚結(jié)作用，乳化炸藥基質(zhì)中乳膠粒子互相擠壓碰撞，進(jìn)而促進(jìn)內(nèi)相粒子之間的聚合[30]。內(nèi)相粒子粒徑增大，更易破乳析晶，破壞乳化炸藥基質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥黏度增大。制備轉(zhuǎn)速增大時(shí)，試樣粒徑變小，乳膠粒子表面張力增大，表面自由能均一，抗振動(dòng)性能更佳。

3 結(jié) 論

通過(guò)使用調(diào)速振蕩器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)的顛簸振動(dòng)作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室模擬；對(duì)不同內(nèi)相粒徑的現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)試樣經(jīng)過(guò)不同振動(dòng)周期后的穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試，主要結(jié)論如下。

(1)振動(dòng)作用會(huì)加速乳化炸藥基質(zhì)內(nèi)部小液滴逐漸融合成為大液滴的聚合過(guò)程，隨著振動(dòng)時(shí)間的增長(zhǎng)，乳化炸藥基質(zhì)內(nèi)相粒子間發(fā)生聚合作用的概率增大、程度增強(qiáng)，故內(nèi)相粒徑隨著振動(dòng)時(shí)長(zhǎng)的增長(zhǎng)逐漸增大；振動(dòng)作用會(huì)加速基質(zhì)試樣析晶失穩(wěn)，該過(guò)程的發(fā)生并非整體進(jìn)行，而是由基質(zhì)-空氣-壁面三相界面處最先開(kāi)始發(fā)生析晶，隨著振動(dòng)時(shí)長(zhǎng)的逐步增長(zhǎng)，向內(nèi)部延伸。

(2)現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)的內(nèi)相液滴粒徑越小，分布均一性越高，PDI 越小時(shí)，受振動(dòng)作用析晶量、黏度變化率越小，更穩(wěn)定。當(dāng)內(nèi)相粒徑大于5.00 μm 時(shí)，乳化炸藥基質(zhì)在振動(dòng)作用下會(huì)出現(xiàn)明顯的破乳析晶現(xiàn)象。600 r·min-1制備的1#樣品，平均粒徑為9.47 μm，在3 個(gè)振動(dòng)周期后，較原樣的析晶量增長(zhǎng)率為143%、黏度增長(zhǎng)為1.4 倍，抗振動(dòng)性能最差；1400 r·min-1制備的5#樣品平均粒徑為3.97 μm，在3 個(gè)振動(dòng)周期后，析晶量增長(zhǎng)率為52%、黏度增長(zhǎng)為1.07倍，抗振動(dòng)性能最佳。

(3)在實(shí)際生產(chǎn)中，為確?，F(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥基質(zhì)具備一定的抗振動(dòng)穩(wěn)定性，并且滿足現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥對(duì)黏度的要求，需要控制其制備剪切速率和內(nèi)相粒徑。對(duì)于本文現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥配方，剪切速率至少要達(dá)到1200 r·min-1，控制內(nèi)相粒徑小于5.00 μm。

符 號(hào) 說(shuō) 明