CN102992922B - 一种高分子乳化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主要用于乳化炸药的新型高分子乳化剂及其制备方法，所述的乳化剂是由聚异丁烯丁二酸酐先与脂肪醇聚氧乙烯醚进行酯化反应，然后再与醇胺进行胺化反应得到所述的新型乳化剂。所述的乳化剂具有良好的乳化性能，以及具有优良的乳化稳定性，可用来制备乳化炸药，本发明与现有技术相比，具有生产成本低，操作弹性大，生产工艺比较容易实现等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种主要用于制备乳化炸药的乳化剂及其制备方法。
背景技术
乳化剂的性能对乳化炸药的质量起着比较重要的作用，乳化剂的性能对乳化炸药的爆炸性能以及储存性能等性能有比较重要的影响。因此，乳化剂的性能，越来越受到乳化炸药行业的重视。
目前，乳化炸药生产过程中用到的乳化剂主要是SPAN-80和聚丁烯丁二亚胺(单挂、双挂以及多挂等)两类乳化剂。SPAN-80的优点是原料来源广泛，价格相对较低，容易起乳化作用，在较低得温度和较低的转速下就能形成乳胶基质，但是分子结构中含有双键，被氧化后容易破乳、析晶，使得由其制备的乳化炸药储存时间较短。而聚丁烯丁二亚胺类乳化剂的优点是由其制备的乳化炸药相对较为稳定，储存时间相对较长；但是乳化性能相对较差，较难起乳化作用，此外其生产原料为多胺，价格相对较高。
针对目前乳化炸药行业所广泛使用的乳化剂的性能存在缺陷的问题，国内许多学者进行了比较广泛的研究。
CN1069097A公开了一种由聚烃基羧酸酐与几种醇胺混合物，如乙醇胺，二乙醇胺等制备的乳化剂。CN1158833A公开了由聚烃基羧酸酐和多元醇聚二醇，三乙醇胺，甘油制备的乳化剂。CN102675006A公开了一种由聚烃基羧酸酐与聚甘油经酯化反应得到乳化剂。CN102718613A公开了一种半酯化乳化剂，具体聚烃基羧酸酐与乙二醇、二乙二醇、丙三醇等多元醇先进行酯化反应，然后再与醇胺进行胺化反应，得到产物。
虽然乳化炸药用乳化剂的研究工作取得了比较显著的结果，但在技术上仍存在较大的进步空间。因此，本发明提出了由聚异丁烯丁二酸酐先与脂肪醇聚氧乙烯醚进行酯化反应，然后再与醇胺进行胺化反应得到在结构上同时含有酯键以及酰胺键的新型乳化剂，本发明与现有技术相比，原料来源充足，具有生产成本低，操作弹性大，生产工艺比较容易实现等特点。
发明内容
为了解决目前乳化炸药行业使用的乳化剂的缺陷，本发明提供一种乳化性能优良的乳化剂及其制备方法，可用来制备乳化炸药，以提高乳化炸药的质量。
本发明所述的乳化剂的制备方法，制备过程为：
(1)酯化过程：将聚异丁烯丁二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚投入反应器，在氮气保护或是在真空状态(-0.02MPa～0.1MPa)下，于60～160℃下反应0.5～6.0h，得 到聚异丁烯丁二酸脂肪醇聚氧乙烯醚酯；
(2)胺化过程：向上述得到的聚异丁烯丁二酸脂肪醇聚氧乙烯醚酯中，加入醇胺，在氮气保护或是在真空状态(-0.02MPa～0.1MPa)下，于110～160℃下反应0.5～6.0h，得到所述的乳化剂。
本发明所述的乳化剂的制备方法中，制备过程可以加入稀释油，以利于反应物充分混合，有利于反应的进行，所加入稀释油为机械油或是石蜡基基础油，其中，聚异丁烯丁二酸酐与所加稀释油的质量比为1.0∶0.5～1.0∶2.5。
本发明所述的乳化剂的制备方法中，聚异丁烯丁二酸酐、脂肪醇聚氧乙烯醚与醇胺三者的摩尔比为1∶0.5～1.5∶0.5～1.5。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用脂肪醇聚氧乙烯醚与醇胺为原料，所制备的乳化剂的分子结构中同时含有酯键以及酰胺键，可解决目前使用酯型乳化剂制备乳化炸药时，乳化炸药基质稍软的问题。
2、本发明采用脂肪醇聚氧乙烯醚为原料，制备得到的乳化剂的极性基团亲水性可以通过环氧乙烷的加成数来调节，可以满足不同乳化炸药配方对乳化剂极性基团亲水性的要求。
3、本发明所采用的脂肪醇聚氧乙烯醚与醇胺的成本比多烯多胺的低，因此，本发明提出的制备方法制备得到的乳化剂的成本比聚异丁烯丁二酰亚胺的低。
4、本发明采用的原料脂肪醇聚氧乙烯醚与醇胺的生产工艺比较成熟，原料比较充足。
5、本发明在制备过程中无需再添加催化剂，反应即可顺利进行。
附图说明
图1为原料聚异丁烯丁二酸酐的红外光谱图。
图2为实施例2所制备的乳化剂的红外光谱图。
具体实施方式
实施例1
将聚异丁烯丁二酸酐(异丁烯链的分子量为1000)41.0g(0.037mol)，脂肪醇聚氧乙烯醚(7)(AEO7)18.4g(0.037mol)，SN150基础油25.5g，在真空状态下(-0.08～0.09MPa)，升温至120℃，搅拌反应1.0h，加入二乙醇胺3.7g(0.035mol)，升温至145℃继续反应2.5h，得到本发明所述的乳化剂PA。
实施例2
将聚异丁烯丁二酸酐(异丁烯链的分子量为1000)37.5g(0.034mol)，脂肪醇聚氧乙烯醚(9)(AEO9)20.2g(0.034mol)，SN150基础油26.0g，在真空状态 下(-0.08～0.09MPa)，升温至100℃，搅拌反应2.0h，加入二乙醇胺3.4g(0.032mol)，升温至145℃继续反应2.5h，得到本发明所述的乳化剂PB。
实施例3
将聚异丁烯丁二酸酐(异丁烯链的分子量为1300)46.5g(0.033mol)，脂肪醇聚氧乙烯醚(7)(AEO7)16.5g(0.033mol)，SN150基础油28.0g，在真空状态下(-0.08～0.09MPa)，升温至80℃，搅拌反应3.0h，加入二乙醇胺3.3g(0.031mol)，升温至155℃继续反应2.0h，得到本发明所述的乳化剂PC。
实施例4
将聚异丁烯丁二酸酐(异丁烯链的分子量为1300)41.5g(0.030mol)，六聚甘油17.7g(0.030mol)，SN150基础油27.0g，在真空状态下(-0.08～0.09MPa)，升温至115℃，搅拌反应1.5h，加入二乙醇胺3.0(0.029mol)，升温至155℃继续反应3.0h，得到本发明所述的乳化剂PD。
当然，上述实施例只是对本发明作进一步说明，其主要目的是为了更好地理解本发明的内容，实施例并不限制本专利的保护范围。
附图分析：取少量原料聚异丁烯丁二酸酐与实施例2制备的反应物做红外分析，如图1和图2所示，2960cm-1和2894cm-1附近出现的吸收峰为甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰，1472cm-1附近的为亚甲基弯曲振动峰，1389cm-1和1366cm-1附近为叔丁基的特征峰，1229cm-1附近的为C-O伸缩振动峰，这些为原料聚异丁烯丁二酸酐以及所述的乳化剂均存在的吸收峰。在图1中，1866cm-1和1787cm-1附近的为五元环状酸酐的不对称与对称伸缩振动峰，是聚异丁烯丁二酸酐的特征吸收峰；与图1相比，图2的主要区别是在3438cm-1附近出现一组宽的吸收峰，此为羟基的特征峰，1736cm-1附近的为酯类羰基特征峰，1638cm-1附近的为酰胺类羰基特征峰，这说明所述的乳化剂分子结构中同时含有酯键和酰胺键，17867cm-1和1866cm-1附近没有出现吸收峰，说明酸酐已经基本反应完全。
Claims (8)
1.一种用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，所述的乳化剂由聚异丁烯丁二酸酐先与脂肪醇聚氧乙烯醚进行酯化反应，然后再与醇胺进行胺化反应得到一种高分子乳化剂；具体制备过程为：
(1)酯化过程：将聚异丁烯丁二酸酐，脂肪醇聚氧乙烯醚投入反应器，在氮气保护或是在-0.02MPa～0.1MPa下，于60～160℃下反应0.5～6.0h，得到聚异丁烯丁二酸脂肪醇聚氧乙烯醚酯；
(2)胺化过程：向上述得到的聚异丁烯丁二酸脂肪醇聚氧乙烯醚酯中，加入醇胺，在氮气保护或是在-0.02MPa～0.1MPa下，于110～160℃下反应0.5～6.0h，得到所述的乳化剂。
2.按权利要求1所述的用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，所述聚异丁烯丁二酸酐中聚异丁烯基团的数均分子量为500～3000。
3.按权利要求1所述的用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，所述醇胺为乙醇胺、二乙醇胺或是两者的混合物。
4.按权利要求1所述的用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的环氧乙烷的加成数为2～15。
5.按权利要求1所述的用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚中的脂肪醇的碳原子数为8～22。
6.按照权利要求1所述的用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，所述聚异丁烯丁二酸酐、脂肪醇聚氧乙烯醚与醇胺三者的摩尔比为1∶0.5～1.5∶0.5～1.5。
7.按照权利要求1所述的用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，制备过程加入稀释油，以利于反应物充分混合，有利于反应的进行，所加入稀释油为机械油或是石蜡基基础油。
8.按照权利要求7所述的用于乳化炸药的乳化剂的制备方法，其特征在于，所述聚异丁烯丁二酸酐与所加稀释油的质量比为1.0∶0.5～1.0∶2.5。
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