CN102675010A - 一种散装防水乳化炸药及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种散装防水乳化炸药及其制备方法，它是由下列重量份配比的原料组成：硝酸铵65～85；硝酸钠0～12；水12～19；硫脲0.02～0.06；碳酸钠0.01～002；醋酸0.04～0.08；复合油相5～7；亚硝酸钠0.06～0.12。其复合油相由下列重量份的原料组分构成：基础油MVI31～41；液体石蜡32～42；酯类极性多官能团高分子乳化剂20～23；大豆卵磷脂3.5～5.5；月桂酸单甘油酯1～2；异构十醇聚氧乙烯醚0.5～1.5。该复合油相使水相在线速度≤5.52m/s（≤500转/分）条件下快速成乳，具有安全性能，制备的乳胶基质具有稳定性、抗水性和抗颠簸性及适宜的粘度，其贮存期一年以上，抗水三个月以上，运输半径300公里以上，乳化炸药孔内爆速5800～6000m/s，各项爆破指标均优于国家乳化炸药标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业炸药领域，更具体说是涉及一种散装防水乳化炸药及其制备方法。
背景技术
自乳化炸药问世以来，由于它具有较好的爆破性能，安全性能和抗水性能，在工程爆破中得到了广泛的应用。乳化炸药属于非热力学稳定体系，被分散在连续相即复合油相中的无机氧化剂盐饱和水溶液，以微小液滴形式存在，极易聚集析晶破乳，提高乳化炸药稳定性，是这一研究领域中急待解决的基本问题。国内多数炸药厂采用连续式混装车工艺生产散装乳化炸药，其炸药配方原料组成为：硝酸铵、硝酸钠、水、硫脲、硝酸、Span-80乳化剂、机油、柴油、亚硝酸钠。采用该工艺生产散装乳化炸药需在高剪切速率（≥1000转/分）条件下乳化，生产的乳化炸药具有一定的稳定性和抗水性，孔内爆速为5400～5800m/s。由于各炸药厂选用的原材料质量配比不同，配制的复合油相乳化稳定性波动较大，生产的散装乳化炸药质量不稳定。
为提高乳化炸药生产安全性，提高散装乳化炸药质量，进一步优化爆破设计，我们开展了高威力散装防水乳化炸药及其制备方法研究。终于研制出了新型高效散装防水乳化炸药，采用含有酯类极性多官能团高分子乳化剂的复合油相，在地面制乳工艺生产散装防水乳化炸药，适应于水孔中坚硬矿石和岩石爆破。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散装防水乳化炸药。
本发明的另一目的在于提供一种散装防水乳化炸药的制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
按照本发明的散装防水乳化炸药，由水相、复合油相、敏化剂组成，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵 65.0～85.0
硝酸钠 0～12.0
水 12.0 ～19.0
硫脲 0.02～0.06
碳酸钠 0.01～0.02
醋酸 0.04～0.08
复合油相 5.0～7.0
敏化剂 0.06～0.12
其中，水相由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵 65～85
硝酸钠 0.0～12.0
水 12.0 ～19.0
硫脲 0.02～0.06
碳酸钠 0.01～0.02
醋酸 0.04～0.08
即除复合油相、敏化剂以外的原料组分为水相；
复合油相由下列重量份的原料组分构成：
基础油MVI 31.0～41.0
液体石蜡 32～42.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0～23.0
大豆卵磷脂 3.5～5.5
月桂酸单甘油酯 1.0～2.0
异构十醇聚氧乙烯醚 0.5～1.5
其中复合油相的制备方法是：
a、按所述的原料配方比例将基础油MVI、液体石蜡加入反应釜中，并在40～45℃条件下搅拌10分钟，制成燃料油混合物；
b、在常压下开启搅拌器，按所述的原料配方比例依次加入酯类极性多官能团高分子乳化剂、大豆卵磷脂、月桂酸单甘油酯、异构十醇聚氧乙烯醚，在80～110℃条件下搅拌30分钟，再加入燃料油混合物，在100～120℃条件下搅拌20分钟，制得；
所述的酯类极性多官能团高分子乳化剂是中国专利200610047954.3方法制备的，即由端羟基聚氧乙烯醚，与聚异丁烯酸酐，或聚异丁烯酸，及烷基磺酸盐制备的；
酯类极性多官能团高分子乳化剂的一种制备方法为：将100.0g聚异丁烯富马酸（数均相对分子质量＝986）、浓度为30wt%的KOH水溶液3.2g和100.4gHOCH2CH2O(CH2-CH2O) 10CH2CH2OH混合均匀，加热抽真空，在160℃ 、-0.08MPa条件下酯化反应5小时后，降温至100℃，加入浓度为40wt％的十二烷基磺酸钠水溶液96.2g，再常压恒温反应1小时，即得产品。运动粘度（100℃）: 1618.5 mm2/s；酸值（mg KOH/g)25.3；
敏化剂为按重量百分比15～30%的亚硝酸钠水溶液。
按照本发明所述的散装防水乳化炸药的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
首先由水相与复合油相制成乳胶基质：
a、水相制备：按乳化炸药配方原料重量份数，向溶解罐内加热水，水温达到70～72℃时，启动搅拌系统，开始加入硝酸铵、硝酸钠、硫脲，投料过程中如温度降至50℃时，停止投料，待温度升至70～72℃再继续投料，再加入碳酸钠及醋酸，保温备用；
b、复合油相添加：将复合油相热交换器的温度设定在40～50℃，添加复合油相的过程中要时刻注意观察罐上的液位计，罐内油相液面高度不得高于复合油相罐的2/3，复合油相溶液经搅拌或循环10分钟后备用；
c、制乳工序：在连续式地面制乳工艺生产线制备乳胶基质，当水相溶液温度达到72-75°C，复合油相温度达到40～50°C时，进行制备乳胶基质，输送到乳胶基质储存罐备用；
其次散装防水乳化炸药的制备：
使用时将乳化胶基质、亚硝酸钠水溶液装入散装乳化炸药装药车，运送到爆破现场，通过泵送、敏化制成乳化炸药直接装入爆破炮孔中；
其中，水相、复合油相、敏化剂的原料组分与重量配比同上所述；
其中复合油相的制备方法是：
a、按所述的原料配方比例将基础油MVI、液体石蜡加入反应釜中，并在40～45℃条件下搅拌10分钟，制成燃料油混合物；
b、在常压下开启搅拌器，按所述的原料配方比例依次加入酯类极性多官能团高分子乳化剂、大豆卵磷脂、月桂酸单甘油酯、异构十醇聚氧乙烯醚，在80～110℃条件下搅拌30分钟，再加入燃料油混合物，在100～120℃条件下搅拌20分钟，制得。
按照本发明所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，它是由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵 70.0～75.0
水 15.0 ～18.0
硫脲 0.02～0.04
碳酸钠 0.01～0.02
醋酸 0.04～0.06
复合油相 5.0～6.0
敏化剂 0.06～0.10
其中，敏化剂、复合油相的原料组分与重量配比同上所述。
按照本发明所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，它是由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵 70.0～75.0
硝酸钠 7.0～9.0
水 15.0 ～17.0
硫脲 0.02～0.04
碳酸钠 0.01～0.02
醋酸 0.04～0.06
复合油相 5.0～6.0
敏化剂 0.06～0.10
其中，敏化剂、复合油相的原料组分与重量配比同上所述。
按照本发明所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，其中的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：
基础油MVI 32.0～35.0
液体石蜡 38.0～41.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0～22.0
大豆卵磷脂 4.0～5.0
月桂酸单甘油酯 1.2～1.7
异构十醇聚氧乙烯醚 0.8～1.2
其中，酯类极性多官能团高分子乳化剂同上所述。
按照本发明所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，其中的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：
基础油MVI 36.0～41.0
液体石蜡 32.0～37.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0～22.0
大豆卵磷脂 4.0～5.0
月桂酸单甘油酯 1.2～1.7
异构十醇聚氧乙烯醚 0.8～1.2
其中，酯类极性多官能团高分子乳化剂同上所述。
本发明人研制的本发明的散装防水乳化炸药，，采用含有酯类极性多官能团高分子乳化剂的复合油相，作为连续相，使其与水相在线速度≤5.52m/s（≤500转/分）低剪切速率条件下快速乳化，远低于国家提倡指标≤10m/s。其中的酯类极性多官能团高分子乳化剂，在乳化过程中形成复合立体网状界面膜，增加乳化膜的强度和厚度，提高乳胶基质生产安全性和稳定性。本发明的散装防水乳化炸药，应用于地面制乳工艺生产时，孔内爆速达到5800～6000m/s、提高乳化炸药爆破威力，各项爆破指标均优于国家乳化炸药规定标准。
具体实施方式
本发明的散装防水乳化炸药实施例1～4中，复合油相是釆用酯类极性多官能团高分子乳化剂制备的。
酯类极性多官能团高分子乳化剂的制备方法是：
将100.0g聚异丁烯富马酸（数均相对分子质量＝986）、浓度为30wt%的KOH水溶液3.2g和100.4gHOCH2CH2O(CH2-CH2O) 10CH2CH2OH混合均匀，加热抽真空，在160℃ 、-0.08MPa条件下酯化反应5小时后，降温至100℃，加入浓度为40wt％的十二烷基磺酸钠水溶液96.2g，再常压恒温反应1小时，即得产品。运动粘度（100℃）: 1618.5 mm2/s；酸值（mg KOH/g)25.3；
实施例1～2复合油相，由下列重量份的原料组分构成：
基础油MVI 33.5
液体石蜡 39.5.
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0
大豆卵磷脂 4.5
月桂酸单甘油酯 1.5
异构十醇聚氧乙烯醚 1.0
实施例3～4复合油相由下列重量份的原料组分构成：
基础油MVI 39.0
液体石蜡 34.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0
大豆卵磷脂 4.5
月桂酸单甘油酯 1.5
异构十醇聚氧乙烯醚 1.0
实施例1～4复合油相的制备方法：
a、按所述的原料配方比例将基础油MVI、液体石蜡加入反应釜中，并在40～42℃条件下搅拌10分钟，制成燃料油混合物；
b、在常压下开启搅拌器，按所述的原料配方比例依次加入酯类极性多官能团高分子乳化剂、大豆卵磷脂、月桂酸单甘油酯、异构十醇聚氧乙烯醚，在90～100℃条件下搅拌30分钟，再加入燃料油混合物，在100～110℃条件下搅拌20分钟，制得。
实施例1～4的散装防水乳化炸药的制备方法，包括下列步骤：
首先由水相与复合油相制成乳胶基质：
a、水相制备：按乳化炸药配方原料重量份数，向溶解罐内加热水，水温达到70～72℃时，启动搅拌系统，开始加入硝酸铵、硝酸钠、硫脲，投料过程中如温度降至50℃时，停止投料，待温度升至70～72℃再继续投料，再加入碳酸钠及醋酸，保温备用；
b、复合油相添加：将复合油相热交换器的温度设定在42～45℃，添加复合油相的过程中要时刻注意观察罐上的液位计，罐内油相液面高度不得高于复合油相罐的2/3，复合油相溶液经搅拌或循环10分钟后备用；
c、制乳工序：在连续式地面制乳工艺生产线制备乳胶基质，当水相溶液温度达到72～75°C，复合油相温度达到42～45°C时，进行制备乳胶基质，输送到乳胶基质储存罐备用；其次散装防水乳化炸药的制备：
使用时将乳化胶基质、亚硝酸钠水溶液装入散装乳化炸药装药车，运送到爆破现场，通过泵送、敏化制成乳化炸药直接装入爆破炮孔中。
按实施例1~4所述的原料配方比例，在地面制乳装药车工艺生产乳化炸药，以复合油相做为连续相，以配制的硝酸铵、硝酸钠等的饱和水溶液，即水相，做为分散相，在地面制乳工艺生产线制备乳胶基质，能够满足地面制乳工艺要求，在线速度≤5.52m/s（≤500转/分）低剪切速率条件下能够快速成乳，远低于国家提倡≤10m/s，产量达到250公斤/分，提高了乳胶基质生产安全性，制备的乳胶基呈淡黄半透明粘稠膏状体，具有高稳定性和适宜的流动性，自然贮存期超过一年，抗水时间超过三个月，将乳胶基质输送到储罐备用，使用时将乳胶基质装入乳化炸药装药车运到爆破现场,，运输半径达到300公里以上，通过泵送、敏化制成乳化炸药直接装入爆破炮孔中。
实施例的原料组成及性能指标见表1：
Claims (6)
1.一种散装防水乳化炸药，由水相、复合油相、敏化剂组成，其特征在于，它是由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵 65.0～85.0
硝酸钠 0～12.0
水 12.0 ～19.0
硫脲 0.02～0.06
碳酸钠 0.01～0.02
醋酸 0.04～0.08
复合油相 5.0～7.0
敏化剂 0.06～0.12
其中，复合油相由下列重量份配比的原料组分构成：
基础油MVI 31.0～41.0
液体石蜡 32.0～42.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0～23.0
大豆卵磷脂 3.5～5.5
月桂酸单甘油酯 1.0～2.0
异构十醇聚氧乙烯醚 0.5～1.5
所述的酯类极性多官能团高分子乳化剂，是由端羟基聚氧乙烯醚，与聚异丁烯酸酐，或聚异丁烯酸，及烷基磺酸盐制备的；
敏化剂为按重量百分比15~30%的亚硝酸钠水溶液；
除复合油相、敏化剂以外的原料组分为水相。
2.根据权利要求1所述的散装防水乳化炸药的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
首先由水相与复合油相制成乳胶基质：
a、水相制备：按乳化炸药配方原料重量份数，向溶解罐内加热水，水温达到70～72℃时，启动搅拌系统，开始加入硝酸铵、硝酸钠、硫脲，投料过程中如温度降至50℃时，停止投料，待温度升至70～72℃再继续投料，再加入碳酸钠及醋酸，保温备用；
b、复合油相添加：将复合油相热交换器的温度设定在40～50℃，添加复合油相的过程中要时刻注意观察罐上的液位计，罐内油相液面高度不得高于复合油相罐的2/3，复合油相溶液经搅拌或循环10分钟后备用；
c、制乳工序：在连续式地面制乳工艺生产线制备乳胶基质，当水相溶液温度达到72-75°C，复合油相温度达到40-50°C时，进行制备乳胶基质，输送到乳胶基质储存罐备用；
其次散装防水乳化炸药的制备：
使用时将乳化胶基质、亚硝酸钠水溶液装入散装乳化炸药装药车，运送到爆破现场，通过泵送、敏化制成乳化炸药直接装入爆破炮孔中；
其中组成水相、复合油相、敏化剂的原料组分与重量配比同权利要求1；
其中复合油相的制备方法是：
a、按所述的原料配方比例将基础油MVI、液体石蜡加入反应釜中，并在40～45℃条件下搅拌10分钟，制成燃料油混合物；
b、在常压下开启搅拌器，按所述的原料配方比例依次加入酯类极性多官能团高分子乳化剂、大豆卵磷脂、月桂酸单甘油酯、异构十醇聚氧乙烯醚，在80～110℃条件下搅拌30分钟，再加入燃料油混合物，在100～120℃条件下搅拌20分钟，制得。
3.根据权利要求1所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，它是由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵 70.0～75.0
水 15.0 ～18.0
硫脲 0.02～0.04
碳酸钠 0.01～0.02
醋酸 0.04～0.06
复合油相 5.0～6.0
敏化剂 0.06～0.10
其中，敏化剂、复合油相的原料组分与重量配比同权利要求1所述。
4.根据权利要求1所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，它是由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵 70.0～75.0
硝酸钠 7.0～9.0
水 15.0 ～17.0
硫脲 0.02～0.04
碳酸钠 0.01～0.02
醋酸 0.04～0.06
复合油相 5.0～6.0
敏化剂 0.06～0.10
其中，敏化剂、复合油相的原料组分与重量配比同权利要求1所述。
5.根据权利要求1所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，其中的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：
基础油MVI 32.0～35.0
液体石蜡 38.0～41.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0～22.0
大豆卵磷脂 4.0～5.0
月桂酸单甘油酯 1.2～1.7
异构十醇聚氧乙烯醚 0.8～1.2
其中，酯类极性多官能团高分子乳化剂同权利要求1所述。
6.根据权利要求1所述的散装防水乳化炸药，其特征在于，其中的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：
基础油MVI 36.0～41.0
液体石蜡 32.0～37.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂 20.0～22.0
大豆卵磷脂 4.0～5.0
月桂酸单甘油酯 1.2～1.7
异构十醇聚氧乙烯醚 0.8～1.2
其中，酯类极性多官能团高分子乳化剂同权利要求1所述。
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