CN103964981A - 以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂及制备方法 - Google Patents

Abstract

以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂及制备方法，各组分及重量比配方为：地沟毛油60～80％、地蜡10～35％、聚合物2～10％、抗氧剂0.1～2.0％。制备方法为：①按原料各组分及重量比配方备料：②将地蜡、聚合物组分置于反应釜中在120℃～150℃加热熔化，并在转速120～400r/min下搅拌均匀；③将熔化、混合好的地蜡及聚合物混合液冷却至80℃～120℃，加入地沟毛油及抗氧剂，搅拌均匀；④冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温、凝固，成型包装。优点在于：采用原料易得的地沟毛油为主要原料，辅之以高热值并具有催化活性的材料对其改性制备而得乳化炸药专用复合脂，成本低，粘度及含油量合适，常温下呈固体，具有良好的药态。

Description

以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂及制备方法

技术领域

本发明涉及乳化炸药用脂配方及其制备方法，特别是以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂及制备方法。

背景技术

工业炸药作为“基础工业的基础，能源工业的能源”，其生产、使用量近年来得到快速增长，2012年产量已达400多万吨，其中乳化炸药作为主要品种年产量已超过200万吨。生产乳化炸药的主要原材料－复合蜡（约占乳化炸药的4.5～6.0％），系由复合蜡、石蜡等石油产品构成。众所周知，随着工业化的发展对能源需求日益增大，一方面石油能源储量却原来越少，供需矛盾愈发紧张；另外石化产品价格大幅攀升，直接导致乳化炸药成本不断上升，给乳化炸药生产企业带来巨大负担。而另一方面，我国废油脂的产量很大，每年产生废油4Mt～8Mt，这些废油脂和动植物油下脚料若直接排放，不仅造成环境和水质污染，而且也是一种严重的资源浪费。目前，利用餐饮废油脂和动植物油下脚料的主要工业用途是生产动物饲料用油、肥皂、涂料及洗涤剂等化工产品，用废食用油脂添加的动物饲料存在严重的安全隐患，已经被严令禁止，用于生产化工产品存在工艺复杂、附加值低和废油脂的利用量少等问题。为了彻底杜绝废食用油脂及动植物油下脚料的危害，提高其利用价值，寻找新的利用途径已成为当务之急。本发明以废弃的动、植物油脂及餐厨垃圾油（俗称“地沟油”）为主要原料，辅之以高热值并具有催化活性的材料有机构成，制备成乳化炸药专用复合脂，不仅使乳化炸药产品的生产成本明显降低，减少对石油产品的依赖性，实现可持续发展。同时，使我国问题繁多的“地沟油”得到了资源化利用。

乳化炸药是以油相材料（通常为碳氢燃料）作为连续相，以过饱和硝酸盐溶液作为分散相，通过乳化剂及机械剪切的乳化作用，将90％以上的硝酸盐水溶液以极小的液滴分散在不足10％的油相材料中而形成一种油包水（W/O）特殊乳胶体系，油相材料的粘度、链长、分子结构等特征是非常重要的。合适的油相材料能在很大程度上提高乳化炸药性能，降低乳化炸药成本。

因为油相材料在乳化炸药中的作用，关于乳化炸药专用油相的研究一直以来备受关注。对此相关技术的公开专利文献有不少，如美国专利USP4790890公开了以石蜡、微晶蜡、燃料油为主要原料；中国专利CN1120824C公开了用石蜡、微晶蜡或凡士林进行调和；中国专利CN1031401C公开了以石蜡、沥青、凡士林和矿物油为原料进行调和；中国专利CN102731229A公开了以基础油、皂蜡、石油树脂、石蜡和微晶蜡作为乳化炸药复合蜡材料；中国专利CN102584507A公开了以石蜡、凡士林、天然蜡、轻脱蜡膏等为主要原料制备高温敏化型乳化炸药专用复合油，这些专利技术都为石油精炼产品的再复合，工艺上重复，增加了成本。

中国专利CN1174181A、CN1174182A公开的技术主要为：采用石油炼制过程的中间产物为油相材料，包括常、减压馏分油，减压蜡膏，渣油蜡膏，轻脱沥青油和重脱沥青油；中国专利CN1174183A公开的技术则是采用了减压馏分油、减压蜡膏、残渣蜡膏和脱沥青油为原料；它们都摒弃了以石油精炼产品为主要原料，在一定程度上降低了成本，但依然以石油产品为主要原料。

中国专利CN101108917A公开的技术为：采用植物蜡、减压馏分油、减压蜡下油等为主要原料，其中的植物蜡为正品植物油经复杂的加氢硬化化学工艺制成，原料及生产成本较高；中国专利CN101898922A公开了以地沟油制备膨化硝铵炸药，此专利技术不涉及乳化炸药。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，立足于解决问题繁多的废弃油脂工业化再利用技术，提供一种价格低廉、性能优越的用于乳化炸药的以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂及制备方法。

本发明以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂其各组分及重量比配方为：地沟毛油60～80％、地蜡10～35％、聚合物2～10％、抗氧剂0.1～2.0％，所述的地沟毛油为过滤、脱水、脱色、除臭处理的废弃的动物油脂、煎炸老油以及餐饮废弃油中的大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、葵花籽油等植物油脂的一种或几种混合物，所述的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物的一种或几种混合物。

本发明以废弃动植物油脂制备乳化炸药专用复合脂的制备方法：工艺步骤为：

①按原料各组分及重量比配方备料：地沟毛油60～80％、地蜡10～35％、聚合物2～10％、抗氧剂0.1～2.0％，所述的地沟毛油为过滤、脱水、脱色、除臭处理的废弃的动物油脂、煎炸老油以及餐饮废弃油中的大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、葵花籽油等植物油脂的一种或几种混合物，所述的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物的一种或几种混合物；

②将地蜡、聚合物组分置于反应釜中在120℃～150℃加热熔化，并在转速120～400r/min下搅拌均匀；

③将熔化、混合好的地蜡及聚合物混合液冷却至80℃～120℃，加入地沟毛油及抗氧剂，搅拌均匀；

④冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温、凝固，成型包装。

本发明的优点在于：采用性能稳定、价格低廉、处理方法简单、原料易得的地沟毛油为主要原料，辅之以高热值并具有催化活性的材料对其改性制备而得乳化炸药专用复合脂，其成本低，粘度及含油量合适，常温下呈固体，以其制备的乳化炸药具有良好的药态，产品符合乳化炸药GB18095—2000的性能要求，并使地沟油得到工业资源化利用。

具体实施方式：

所述的地沟毛油为过滤、脱水、脱色、除臭处理的废弃的动物油脂、煎炸老油以及餐饮废弃油中的大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、葵花籽油等植物油脂的一种或几种混合物。其中动物油脂有较低的凝固点及较高的粘度，有利于乳化炸药良好药态的形成，加入比例为地沟毛油的10～40％，使植物油脂和动物油脂的配比之和达到100％，形成地沟毛油。地沟油过滤、脱水、脱色、除臭处理是其现有各种形式利用的前置步骤。

所述的地蜡为65^#地蜡、70^#地蜡、75^#地蜡、80^#地蜡、85^#地蜡、90^#地蜡的一种或几种混合物，地蜡取自残渣润滑油，具有极强的亲油能力，能改善油脂的结晶细度，不同程度提高油脂的熔点、硬度并增强韧性。

所述的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物的一种或几种混合物。聚乙烯是一种乙烯基的直链状聚合物，相对分子质量为5000～20000的聚乙烯效果较为理想，可提高油脂的硬度、滴点及密封强度；聚丙烯一般为无规聚丙烯，能够改善乳化炸药的外观状态，增强乳化炸药的弹塑性；其他聚合物作用类似，用量一般不超过10％。

所述的抗氧剂为丁基羟基茴香醚（BHA）、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（1010）、2，6-二叔丁基对甲酚（BHT）、2，4，6-三叔丁基苯酚（246）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168）的一种或几种混合物。当其在油脂或聚合物体系中少量存在时，就可延缓或抑制油脂或聚合物氧化过程的进行，从而阻止油脂或聚合物的酸败或老化，实际使用经常为几种抗氧剂的复合，以利用各种助剂之长，配合使用，产生协同效应，一般用量不超过2％。

其组分质量分数比优选范围为：地沟毛油65～75%、地蜡15～28%、聚合物5～10%、抗氧剂1.0～2.0%，使其比例之和达到100%进行混合。

由于聚合物组分的熔点≥120℃，所以步骤②中要求将地蜡、聚合物组分置于反应釜中在120℃～150℃加热熔化；抗氧剂的闪点一般为120℃～130℃，为确保使用安全及保证抗氧剂的功能作用，所以步骤③中要求混合液在120℃～80℃时加入抗氧剂。

为了进一步说明本发明实现的技术途径、创新点、达成的目的与功效，下面利用具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1

原料组分为：地沟毛油（其中动、植物油脂比例为2:8）60％，地蜡34％，聚乙烯5％，抗氧剂（BHA:1010＝4:1）1％。

对于乳化炸药专用复合脂的针入度、运动粘度和低熔点的性能评价：

按GB/T4985—1998测定乳化炸药专用脂的针入度；

按GB/T265—88测定乳化炸药专用脂的运动粘度；

按GB/T8026—87测定乳化炸药专用脂的滴熔点；

经上述测定的结果如下：

针入度（0.1mm）：48，运动粘度（mm²/s）：7.18，滴熔点（℃）：58。

实施例2

2-1、原料组分为：地沟毛油（其中动、植物油脂比例为2:8）70％，地蜡22％，聚乙烯7％，抗氧剂（BHA:1010＝4:1）1％。

按实施例1给出的测定方法测定乳化炸药专用复合脂的针入度、运动粘度和低熔点。

测定结果如下：

针入度（0.1mm）：48，运动粘度（mm²/s）：6.96，滴熔点（℃）：54。

2-2、原料组分为：地沟毛油（其中动、植物油脂比例为2:8）70％，地蜡22％，聚乙烯7％，抗氧剂（BHA:1010＝4:1）1％。

按实施例1给出的测定方法测定乳化炸药专用复合脂的针入度、运动粘度和低熔点。

测定结果如下：

针入度（0.1mm）：46，运动粘度（mm²/s）：6.96，滴熔点（℃）：53。

实施例3

原料组分为：地沟毛油（其中动、植物油脂比例为3:7）80％，地蜡10％，聚乙烯9％，抗氧剂（BHA:1010＝4:1）1％。

按实施例1给出的测定方法测定乳化炸药专用复合脂的针入度、运动粘度和低熔点。

测定结果如下：

针入度（0.1mm）：45，运动粘度（mm²/s）：7.05，滴熔点（℃）：52。

从实施例可以看出，本发明以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂具有合适的硬度、运动粘度和，滴熔点。

应用例

乳化炸药配方：硝酸铵 76％，硝酸钠7.5％，水10％，乳化炸药专用脂（实施例1，2，3配方）4.3％，T152乳化剂2.2％。

乳化炸药制备工艺：

（1）水相的制备

将76％的硝酸铵、7.5％的硝酸钠及10％的水混合加热溶解，溶液温度控制在90℃～100℃。

（2） 油相的制备

将4.3％的乳化炸药专用脂加热熔化后，加入2.2％的T152乳化剂混熔搅拌均匀，温度控制在105℃～115℃。

（3） 乳化炸药的制备

将已溶解好的水相溶液在30s内加入盛有上述油相的容器中，并同时开启乳化机，在乳化机（转速1500r/min）的搅拌、剪切作用下，3min后形成乳胶基质，冷却至45℃～55℃，加入0.5％化学敏化剂（外加），搅拌均匀，即为乳化炸药。

比较例

将应用例乳化炸药配方中的乳化炸药专用脂换成中国专利CN1174182A公开的乳化炸药专用蜡（实施例1配方：常三线油5％，减四线油15％，减四蜡膏40％，残渣蜡膏40％），配方组分比例及乳化炸药制备工艺同上述应用例相同。对二者的爆炸性能数据进行测试，结果见表1。

表1 实施例与比较例乳化炸药性能比较

油样	实施例1	实施例2	实施例3	比较例
					殉爆距离（cm）	7	7	7	7
爆速（m/s）	5210	5080	5065	5110
					猛度（mm）	19.8	19.5	19.4	19.5

通过应用例及比较例的乳化炸药爆炸性能来看，以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂同石油蜡制备的乳化炸药专用蜡，制成的乳化炸药都符合GB18095—2000的要求，可作为乳化炸药理想的连续相。

Claims (5)

1.以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂，其特征在于：各组分及重量比配方为：地沟毛油60～80％、地蜡10～35％、聚合物2～10％、抗氧剂0.1～2.0％，所述的地沟毛油为过滤、脱水、脱色、除臭处理的废弃的动物油脂、煎炸老油以及餐饮废弃油中的大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、葵花籽油等植物油脂的一种或几种混合物，所述的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物的一种或几种混合物。

2.以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂，其特征在于：所述的各组分及重量比配方优选范围为：地沟毛油65～75%、地蜡15～28%、聚合物5～10%、抗氧剂1.0～2.0%，所述的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物的一种或几种混合物。

3.根据权利要求1或2所述的以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂，其特征在于：所述的地蜡为65^#地蜡、70^#地蜡、75^#地蜡、80^#地蜡、85^#地蜡、90^#地蜡的一种或几种混合物。

4.根据权利要求1或2所述的以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用复合脂，其特征在于：所述的抗氧剂为丁基羟基茴香醚（BHA）、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（1010）、2，6-二叔丁基对甲酚（BHT）、2，4，6-三叔丁基苯酚（246）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168）的一种或几种混合物。

5.以废弃动植物油脂制备乳化炸药专用复合脂的制备方法，其特征在于：工艺步骤为：

①按原料各组分及重量比配方备料：地沟毛油60～80％、地蜡10～35％、聚合物2～10％、抗氧剂0.1～2.0％，所述的地沟毛油为过滤、脱水、脱色、除臭处理的废弃的动物油脂、煎炸老油以及餐饮废弃油中的大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、葵花籽油等植物油脂的一种或几种混合物，所述的聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物的一种或几种混合物；

②将地蜡、聚合物组分置于反应釜中在120℃～150℃加热熔化，并在转速120～400r/min下搅拌均匀；

③将熔化、混合好的地蜡及聚合物混合液冷却至80℃～120℃，加入地沟毛油及抗氧剂，搅拌均匀；

④冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温、凝固，成型包装。