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CN117024232A - 一种高稳定性乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

一种高稳定性乳化炸药及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高稳定性乳化炸药及其制备方法,涉及乳化炸药加工技术领域。所述高稳定性乳化炸药为通过硝酸铵、硝酸钠、复合乳化剂、复合油相、水相、敏化剂制备而成,其中复合油相采用米糠蜡、微晶蜡、基础油、石蜡、氨基改性硅油、硬脂酸钙混合制得。本发明克服了现有技术的不足,有效通过复合油相提升整个乳化炸药的产品性能和存储稳定性,同时保证爆破效果,降低生产成本,综合提升使用价值。

Description

一种高稳定性乳化炸药及其制备方法
技术领域
本发明涉及乳化炸药加工技术领域,具体涉及一种高稳定性乳化炸药及其制备方法。
背景技术
乳化炸药是由水相及油相材料通过静态或动态乳化混合成乳胶基质,并经物理或者化学敏化形成的W/O型民用炸药。其中,水相材料主要由高浓度硝酸铵水溶液及少量硝酸钠和水按照一定比例搅拌制成;油相材料通常由复合蜡和乳化剂根据一定比例调制而成;其中油相材料作为乳化炸药的连续相,是决定乳化炸药稳定性的决定性因素。
一般来说在乳化炸药体系中复合油相的主要作用有:1、构成乳化炸药的连续相;乳化炸药油包水型结构中的油是指复合油相形成的油膜,一定强度的油膜能防止硝酸铵等无机氧化剂盐析晶时油膜变形或破裂;2、复合油相主要由油、蜡和聚合物等碳氢化合物组成,这些碳氢化合物使复合油相成为良好的燃烧剂;在爆炸反应中,燃烧剂能迅速参与氧化还原反应,生成大量的气体和热量,膨胀做功;同时,氧化剂水溶液的液滴分散细而均匀,与连续相的油膜紧密接触,有利于爆轰的激发和传递;3、具有良好的抗水性能;4、固定敏化气泡,复合油相可以固定敏化气泡,使炸药保持适当的爆轰敏感度,从而提高乳化炸药的稳定性;且复合油相也是提升整个炸药体系稳定性的重要成分。
但是针对不同的复合油相,最终乳化炸药的稳定性差异也较大,且在实际生产过程中,经过长期储存的乳化炸药在使用过程中经常会出现半爆或拒爆等不良现象,这在一定程度上限制了乳化炸药的应用,针对这一缺陷,需要设计优化新的乳化炸药配方来提升乳化炸药储存稳定性。
发明内容
针对现有技术不足,本发明提供一种高稳定性乳化炸药及其制备方法,有效通过复合油相提升整个乳化炸药的产品性能和存储稳定性,同时保证爆破效果,降低生产成本,综合提升使用价值。
为实现以上目的,本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现:
一种高稳定性乳化炸药,所述乳化炸药由以下质量百分比的原料制成:硝酸铵76%±0.2%,硝酸钠7.5%±0.2%,复合乳化剂2.5%±0.1%,复合油相3.4%±0.5%,水10.3%+0.2%,敏化剂0.3%±0.02%;
其中所述复合油相为米糠蜡、微晶蜡、基础油、石蜡、氨基改性硅油、硬脂酸钙按照质量比(6~8)∶(2~3)∶(2~3)∶(20~24)∶(1~2)∶(0.4~0.8)。
优选的,所述复合油相的制备方法包括以下步骤:
S1-1、将米糠蜡和石蜡进行初步调和后再加入微晶蜡二次调和,后添加基础油加热熔化后继续搅拌,得混合蜡备用;
S1-2、将上述混合蜡加入氨基改性硅油和硬脂酸钙水浴保温进行高速搅拌后静置脱泡,得复合油相。
优选的,所述S1-1中初步调和的温度为45℃,二次调和的温度为50℃,加热熔化的温度为90℃,且调和的方式为以140-180r/min搅拌调和5-10min。
优选的,所述步骤S1-2中水浴保温的温度为80-90℃,搅拌的转速为600-800r/min,搅拌的时间为15-20min。
优选的,所述复合乳化剂为Span80、乳化剂EPE-3002质量比1∶(4~6)组成。
优选的,所述敏化剂为硼氢化钠和亚硝酸钠质量比1∶2的混合物。
所述高稳定性乳化炸药的制备方法包括以下步骤:
(1)将硝酸铵粉碎后混合硝酸钠加入水相中进行水浴搅拌溶解,得水相溶液备用;
(2)将复合油相中加入复合乳化剂,于80-90℃混合搅拌均匀,得混合油相保温备用;
(3)将上述水相溶液缓慢加入至混合油相中,且边加入边搅拌,且在滴加完成后高速搅拌,得混合粗乳备用;
(4)将敏化剂加入混合粗乳中,继续搅拌均匀后得乳化炸药。
优选的,所述步骤(1)中水浴搅拌溶解的温度为60-70℃。
优选的,所述步骤(3)中水相溶液加入至混合油相中的流速为0.6-0.8cm3/s,且边加入边搅拌的转速为200-300r/min,完全加入后继续搅拌的转速为500-600r/min,且搅拌时间为5-10min,整个混合过程保持温度为90-100℃。
优选的,所述步骤(4)中敏化剂加入后搅拌转速为200-400r/min,搅拌时间为10-12min,且搅拌时体系温度为60-70℃。
本发明提供一种高稳定性乳化炸药及其制备方法,与现有技术相比优点在于:
(1)本发明复合油相为采用米糠蜡、微晶蜡、基础油对石蜡进行物理改性,由于单一的石蜡使用可以大幅度的节约成本,但是作为乳化炸药的油相使用整体稳定性较差,所以为了满足实际需求,采用米糠蜡、微晶蜡、基础油这些与石蜡相容的化学品通过调合方式进行初步改性,能够均衡复合油相的品质,且后续混合氨基改性硅油、硬脂酸钙按能够进一步提升油相的稳定性,综合提升乳化炸药的存储性能。
(2)本发明采用Span80和乳化剂EPE-3002共同制备复合乳化剂,能够有效保证乳化效果的同时进一步提升乳化炸药的稳定性,且通过硼氢化钠和亚硝酸钠共同作为敏化剂能够起到良好的敏化效果,保证炸药的爆轰性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
原料准备:
米糠蜡:购于湖北江民泰华化工有限公司,纯度≥99%;
微晶蜡(CAS No.8001-75-0):品牌:克拉玛尔;
基础油:中海南联400SN进口基础油;
石蜡:56号全精炼石蜡;
氨基改性硅油:道康宁氨基硅油OFX-8468;
实施例1:
复合油相的制备:
1、复合油相A的制备:
(1)备料:按照质量比米糠蜡∶微晶蜡∶基础油∶石蜡∶氨基改性硅油∶硬脂酸钙=7∶2∶3∶21∶2.5∶0.6进行备料;
(2)将米糠蜡和石蜡在45℃温度下以160r/min搅拌8min,后再加入微晶蜡升温至50℃,以160r/min搅拌8min,后添加基础油加热至90℃后继续搅拌混合均匀,得混合蜡备用;
(3)将上述混合蜡加入氨基改性硅油和硬脂酸钙在85℃水浴温度下以700r/min的转速搅拌18min,后静置脱泡,得复合油相A。
2、复合油相B的制备:
(1)备料:按照质量比微晶蜡∶基础油∶石蜡∶氨基改性硅油∶硬脂酸钙=2∶3∶21∶2.5∶0.6进行备料;
(2)将石蜡混合微晶蜡升温至50℃,以160r/min搅拌8min,后添加基础油加热至90℃后继续搅拌混合均匀,得混合蜡备用;
(3)将上述混合蜡加入氨基改性硅油和硬脂酸钙在85℃水浴温度下以700r/min的转速搅拌18min,后静置脱泡,得复合油相B。
3、复合油相C的制备
(1)备料:按照质量比米糠蜡∶基础油∶石蜡∶氨基改性硅油∶硬脂酸钙=7∶3∶21∶2.5∶0.6进行备料;
(2)将米糠蜡和石蜡在45℃温度下以160r/min搅拌8min,后添加基础油加热至90℃后继续搅拌混合均匀,得混合蜡备用;
(3)将上述混合蜡加入氨基改性硅油和硬脂酸钙在85℃水浴温度下以700r/min的转速搅拌18min,后静置脱泡,得复合油相C。
4、复合油相D的制备:
(1)备料:按照质量比米糠蜡∶微晶蜡∶基础油∶石蜡∶硬脂酸钙=7∶2∶3∶22∶0.6进行备料;
(2)将米糠蜡和石蜡在45℃温度下以160r/min搅拌8min,后再加入微晶蜡升温至50℃,以160r/min搅拌8min,后添加基础油加热至90℃后继续搅拌混合均匀,得混合蜡备用;
(3)将上述混合蜡加入硬脂酸钙在85℃水浴温度下以700r/min的转速搅拌18min,后静置脱泡,得复合油相D。
5、复合油相E的制备:
(1)备料:按照质量比微晶蜡∶基础油∶石蜡∶硬脂酸钙=2∶3∶22∶0.6进行备料;
(2)将石蜡混合微晶蜡升温至50℃,以160r/min搅拌8min,后添加基础油加热至90℃后继续搅拌混合均匀,得混合蜡备用;
(3)将上述混合蜡加入硬脂酸钙在85℃水浴温度下以700r/min的转速搅拌18min,后静置脱泡,得复合油相E。
实施例2:
乳化炸药的制备:
(1)备料:按照以下质量百分比进行备料:硝酸铵76%,硝酸钠7.5%,复合乳化剂2.5%,复合油相3.4%%,水10.3%,敏化剂0.3%;
(2)将硝酸铵粉碎后混合硝酸钠加入95℃水浴保温的水相中进行搅拌溶解,得水相溶液备用;
(3)将复合油相中加入复合乳化剂,于80-90℃温度下400r/min混合搅拌15min,得混合油相保温备用;
(4)将上述水相溶液以0.7cm3/s的流速缓慢倒入混合油相中,边加入边以250r/min的转速进行搅拌,完全加入后,提高转速至550r/min,继续搅拌8min,且整个搅拌过程保持温度在95℃,得混合粗乳。
(5)将敏化剂加入混合粗乳中,以300r/min的转速在70℃温度下搅拌10min,得乳化炸药。
实施例3:
根据上述实施例2的制备方法,参照下表1中的物质对复合油相、复合乳化剂、敏化剂进行选择(其余物质与实施例1均相同)设置实验组和对照组:
表1
根据上表1所制得的各组成分配比同时按照实施例2进行制备,得到各组乳化炸药,对各组乳化炸药的性能进行检测:
1、对各组乳化炸药的初始性能进行检测:
(1)参照GB/T 12440-1990《炸药猛度试验铅柱压缩法》测定猛度,利用纸筒中50g炸药爆炸时对铅柱进行压缩,以压缩值来衡量炸药的猛度;
(2)参照GB/T13228-2015测定乳化炸药的爆速;
(3)参照WJ/T9055-2006测定乳化炸药的殉爆距离;
具体检测结果如下表2所示:
表2
组别 猛度(mm) 爆速(m/s) 殉爆距离(cm)
实验组 20 5347 8
对照组1 18 5127 8
对照组2 19 5002 8
对照组3 17 4889 7
对照组4 16 4556 7
对照组5 18 5091 8
对照组6 18 4736 8
对照组7 19 4931 9
2、对各组乳化炸药进行高低温循环试验:
测试方法:将各组乳化炸药分别装入φ60mm培养皿内,表面刮平后置于高低温循环箱内,设置高温50℃,8h,低温-30℃,16h,每10个循环测定样品加速水溶值。
其中水溶值数值越小表明乳化炸药中乳胶基质破乳部分越少,即乳化效果越好,结合高低温循环测试结果,可用于评判乳胶基质稳定性。
其中加速水溶值测定方法:将上述样品置于500ml烧杯中,加入180ml蒸馏水,50℃恒温水浴浸泡16h后取出样品,取出烧杯内25ml液体,加入5ml中性甲醛后摇匀,滴加1滴酚酞试剂,用0.0106mol/L的NaOH溶液滴定至粉红,记录NaOH用量,水溶值计算公式如下:
式中,w为水溶值,0.08004为计算因子,C为NaOH标准溶液浓度,V为NaOH用量。
每组测试3次,取平均值,具体结果如下表3所示:不同循环次数的水溶质
表3
3、对各组乳化炸药进行自然储存检测:
分别在乳化炸药制备完成后自然6个月、12个月检测各组乳化炸药的爆速、殉爆距离和猛度,具体结果如下表4所示:
表4
由上述各检测可知实验组制备的乳化炸药在具有良好的爆破性能的同时具有良好的储存稳定性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高稳定性乳化炸药,其特征在于,所述乳化炸药由以下质量百分比的原料制成:硝酸铵76%±0.2%,硝酸钠7.5%±0.2%,复合乳化剂2.5%±0.1%,复合油相3.4%±0.5%,水10.3%+0.2%,敏化剂0.3%±0.02%;
其中所述复合油相为米糠蜡、微晶蜡、基础油、石蜡、氨基改性硅油、硬脂酸钙按照质量比(6~8)∶(2~3)∶(2~3)∶(20~24)∶(1~2)∶(0.4~0.8)。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性乳化炸药,其特征在于:所述复合油相的制备方法包括以下步骤:
S1-1、将米糠蜡和石蜡进行初步调和后再加入微晶蜡二次调和,后添加基础油加热熔化后继续搅拌,得混合蜡备用;
S1-2、将上述混合蜡加入氨基改性硅油和硬脂酸钙水浴保温进行高速搅拌后静置脱泡,得复合油相。
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性乳化炸药,其特征在于:所述S1-1中初步调和的温度为45℃,二次调和的温度为50℃,加热熔化的温度为90℃,且调和的方式为以140-180r/min搅拌调和5-10min。
4.根据权利要求2所述的一种高稳定性乳化炸药,其特征在于:所述步骤S1-2中水浴保温的温度为80-90℃,搅拌的转速为600-800r/min,搅拌的时间为15-20min。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性乳化炸药,其特征在于:所述复合乳化剂为Span80、乳化剂EPE-3002质量比1∶(4~6)组成。
6.根据权利要求1所述的一种高稳定性乳化炸药,其特征在于:所述敏化剂为硼氢化钠和亚硝酸钠质量比1∶2的混合物。
7.一种如权利要求1-3任意所述的高稳定性乳化炸药的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将硝酸铵溶液混合硝酸钠加入水中进行搅拌溶解,得水相溶液备用;
(2)将复合油相中加入复合乳化剂,于80-90℃混合搅拌均匀,得混合油相保温备用;
(3)将上述水相溶液加入至混合油相中,且边加入边搅拌,且在滴加完成后高速搅拌,得混合粗乳备用;
(4)将敏化剂加入混合粗乳中,继续搅拌均匀后得乳化炸药。
8.根据权利要求7所述的一种高稳定性乳化炸药的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中水浴搅拌溶解的温度为60-70℃。
9.根据权利要求7所述的一种高稳定性乳化炸药的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中水相溶液加入至混合油相中的流速为0.6-0.8cm3/s,且边加入边搅拌的转速为200-300r/min,完全加入后继续搅拌的转速为500-600r/min,且搅拌时间为5-10min,整个混合过程保持温度为90-100℃。
10.根据权利要求7所述的一种高稳定性乳化炸药的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中敏化剂加入后搅拌转速为200-400r/min,搅拌时间为10-12min,且搅拌时体系温度为60-70℃。
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