CN104710251A - 乳化炸药用生物质类复合油相材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

复合油相由下列质量份的物质组成：氢化硬脂1%～80%,棕榈硬脂0%～80%（熔点44℃～62℃）,糠蜡（含油量0%～35%）0%～60%,棕榈脂0%～40%（熔点45℃～55℃）、脂肪酸甲酯0%～15%，复合乳化剂19%～50%。生物质类复合油相材料的制备方法包括生物质油相按组方比例、称量后加热熔化、入搅拌罐混和均匀后、经过滤机过滤去除生物质油相中杂质，过滤的油相泵入调和釜中加入乳化剂保温调和，调和后入冷却槽冷却固化、称重、包装等工艺过程。使用本发明的生物质类复合油相材料生产乳化炸药，具有良好的爆炸性能，清洁环保、降低生产成本。

Description

乳化炸药用生物质类复合油相材料及制备方法

技术领域

本发明属工业炸药领域，涉及一种乳化炸药用生物质类复合油相材料及其制备方法。

背景技术

目前，我国乳化炸药油相材料的配方多种多样，几乎所有的油相材料的原材料都是石油的烃类制品;石蜡、复合蜡、微晶蜡、一线油、二线油、重油等。如中国专利公开号为CN102584501A，专利名称为“一种乳化炸药专用复合油相及其制备方法”；中国专利公开号CN101560128A，专利名称为“乳化炸药专用复合油相”，中国专利公开号为CN102731299A，专利名称为“乳化炸药专用复合油相的制备方法”等，所用复合油相中的油相均为石油制品。

随着社会和环保理念的进步，人们认识到，石油蜡制品的油相材料用于乳化炸药爆炸中，炸药燃烧爆炸时产生有毒气体的污染源，空气质量下降，环境受到污染，人们身体健康受到侵染；加之，我国石油资源贫乏，资源枯竭，而消费量剧增。因此，亟需寻找生物质类油相替代石油蜡油相材料。生物质类油相材料具备环保、可再生、来源广泛、成本低，性能优异的优点。

目前，我国植物油料油脂加工及精炼过程均产生脂类废弃物；油脂低温分提的长碳链固体饱和脂肪类；不饱和脂肪加氢氢化的氢化硬脂类，均为良好的生物质类油相。将各生物质和其它相关辅料为原料经复配、调质、融化、混合、过滤及均质化处理制备成生物质再生油相材料，再与SP-80（也称司盘80，即山梨醇酐单油酸酯）、浓缩大豆磷脂（本文简称浓缩磷脂或大豆磷脂）和分散剂T152（本文简称T152，即双聚异丁烯丁二酰亚胺）等乳化剂复配制成生物质类乳化炸药复合油相材料。具有绿色环保、可再生、价格低廉的优点。

生物质类（本文简称生物质）复合油相材料不仅能满足乳化炸药对油相材料的要求，在爆轰性能、储存性能、稳定期等方面的效果比较优异，也解决了乳化炸药油相材料原料的来源问题，降低了生产成本，减少了环境污染，具绿色、环保，还使废弃资源得以循环利用。

目前，我国乳化炸药行业生产制造的乳化炸药的油相材料，主要是石油蜡类用于乳化炸药，如《一种乳化炸药专用复合油相及其制备方法》CN201210006285.0，该复合油相由石蜡、凡士林、微晶蜡、复合蜡、Span-80、大豆卵磷脂组成。又如《乳化炸药专用复合油相的制备方法》CN201210246147.X，使用基础油、皂蜡、石油树脂、石蜡和微晶蜡作复合蜡材料，使用司盘80、T152和大豆磷酯作乳化剂，以石油蜡类复合油相制的乳化炸药，燃烧爆炸排放的废气物，对环境造成危害，价格昂贵。

《一种抗水型植物质复合油相》CN201010502489.4，以氢化植物脂肪酸：5％～30％ ；植物蜡：5％～20％ ；植物油脚：20％～50％ ；植物油脂：5％～20％ ；减压蜡膏：20％～50％ ；表面活性剂：0.5％～3％等为原料，将各组分熔化加热至75～85℃，再经电子秤计量后泵入反应釜内，搅拌、升温至105℃～110℃后，真空脱水、过滤、成型、包装，用于改性铵油炸药与膨化炸药的抗水型植物质复合油相。

张建雨等人首次将植物蜡引入乳化炸药中进行应用，以植物蜡16.7%、减五线馏分油18.8%、减四线蜡下油58.3%、石油树脂2.1%、微晶蜡4.1%混合制得植物型乳化炸药专用复合蜡，针入度6.8 mm，滴熔点 60 ℃，运动粘度8.13 mm2/s，常温下为固态，性能优异，是乳化炸药合适的油相材料。

李新富等研发了一种新的乳化炸药专用复合蜡的制备方法，即用皂蜡12%～13%、基础油12%～13%、石油树脂2%～3%、微晶蜡7%～8%、蜡29%～31%，分散剂T152或T155 4%～5%、司盘80 21%～23%和大豆磷酯7%～8%进行复配而成复合蜡材料，应用到乳化炸药中，能使乳化基质成膜的强度增加，延长了储存期。

谢斌公布了一种适用于高温敏化条件下乳化炸药生产工艺的成本低廉、工艺简单的专用复合油相材料，材料组成为：轻脱蜡膏10～35%，天然蜡10～35%，石蜡5～20%， SMO5～35%，凡士林10～30%，乳化剂J:5～35%。此专用油相材料乳化效果较好，性能优异，能形成致密的乳化复合膜，且乳胶粒子细腻均匀，高温条件下具有很好的固泡能力，能够保证敏化后有足够多的有效微小气泡，进而提高了乳化炸药的爆炸性能和贮存稳定性。

张毓等将糠蜡应用到乳化炸药中，糠蜡与石油副产品制备的复合油相材料，与T152、司盘80、和油胺按一定配比组成的复合乳化剂一起制备的乳化炸药基质粘度较大，基质粒径大小在1 μm左右，相容性和稳定性较好，爆轰性能能够复合国家要求。

由此可见，国内外已有天然蜡、植物蜡和糠蜡等作为油相品种少量应用到乳化炸药油相材料配方中，但完全以生物质原料制备的生物质类复合油相材料用于乳化炸药国内外尚未见报道。

发明内容

  我国采用生物质原料制备乳化炸药用生物质类复合油相材料是比较晚，利用国内丰富的废弃物-生物质类原料，制备用于乳化炸药中生物质类复合油相材料，代替资源貧匮，不可再生、在乳化炸药中用的石油蜡。开发的生物质类复合油相材料用于乳化炸药，对环境没有污染，价格低廉，增强乳化炸药爆炸和储藏性能，消除了乳化炸药爆炸产生的废气对环境的污染。也使废弃的生物质类油相资源得以循环利用，达可持续发展。 

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于乳化炸药的生物质类复合油相材料及制备方法。各生物质经复配、调质、融化、混合、过滤及均质化处处理制备成生物质再生油相材料。生物质再生油相材料与炸药行业常用的石油蜡等碳氢化合物油相材料相比，其用于乳化炸药行业炸药燃烧、爆炸排放废气对环境不造成危害，废弃资源得以循环利用。由于各生物质油相材料物性相近，具有适宜的稠度和硬度，能在油相之间起相互交联作用，不仅有利于乳化炸药的成型，也提高了乳化炸药的储藏稳定性。

本发明的技术方案是：

生物质类复合油相材料由下列质量份的物质组成：氢化硬脂1%～80%, 棕榈硬脂0%～80%（熔点44℃～62℃）, 糠蜡（含油量0%～35%）0%～60%, 棕榈脂0%～40%（熔点45℃～55℃）、脂肪酸甲酯0%～15%，复合乳化剂19%～50%。进一步：所述复合乳化剂为浓缩磷脂、SP-80的混合物或浓缩磷脂、SP-80、T152的混合物。

所述氢化硬脂选自熔点为48℃～62℃的选择性氢化硬脂和极度氢化硬脂中一种。

所述棕榈硬脂选自棕榈油分提的高熔点的酯类，为44℃棕榈硬脂、52℃棕榈硬脂、58℃棕榈硬脂、62℃棕榈硬脂中的一种。

所述棕榈脂为棕榈蜡的副产品。

所述糠蜡选自压榨法制备的含油量为25%～35%的糠蜡或丙酮萃取法制备的含油量≤5%的糠蜡。

所述脂肪酸甲酯为脂肪酸或油脂和甲醇的酯化产品 。

所述乳化炸药用生物质类复合油相的制备方法，包括以下步骤：

（a）生物质类复合油相材料组方、配比和熔化：将所述的各生物质：氢化硬脂1%～80%,熔点为44℃～62℃的棕榈硬脂0%～80%, 含油量为0%～35%的糠蜡0%～60%,熔点为45℃～55℃的棕榈脂0%～40%、脂肪酸甲酯0%～15%按组方配比的量经称量后放入化蜡槽中，加热升温熔化；温度为80℃～110℃，得到熔化的生物质类油相。

（b）搅拌混和：将熔化的生物质类油相泵入具有保温和搅拌装置的搅拌罐中，在温度为80℃～110℃的条件下，搅拌30min～60min，得到生物质类混合油。

（c）将融化混合均匀的生物质类混合油，经伽马过滤机过滤去除混合油中饼屑、蛋白质粘液物等有机杂质和泥、土、沙等无机杂质。

（d）经过滤的生物质混合油泵入调和釜中，加入再加入油包水型乳化剂（即复合乳化剂），在温度75℃～100℃的条件下，保温搅拌调和10min～30min，得到生物质类复合油相材料。

（e）冷却固化：将保温调和的生物质类复合油相材料，泵入冷却槽冷却，经自然和水冷却固化成型，即为用于乳化炸药的生物质类复合油相材料。

（f）称量装箱:将固化成型的生物质类复合油相，按15kg～25kg称重后由自动包装机包装后装箱。

生物质类复合油相材料组方、配比还可以如下：氢化硬脂4%～80%, 棕榈硬脂2%～80%（33℃～62℃）, 糠蜡（或叫糠蜡，含油量为0%～35%，含蜡量60～98%）3%～60%, 脂肪酸甲酯1%～10%

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、本发明的用于乳化炸药生物质类复合油相材料，主要利用植物油料加工企业的废弃物-高级脂肪酸和脂肪醇生成的蜡质,氢化硬脂, 棕榈硬脂, 棕榈脂,脂肪酸甲酯等生物质类油相材料以及SP-80、浓缩磷脂、T152乳化剂，与目前炸药行业所用的石油蜡作油相材料制备的乳化药明显不同；制备的生物质类复合油相生产工业炸药，生产工艺、产品质量简便易控，为工业炸药复合油相新品种。

1)所用油料加工的废弃物糠蜡质，氢化硬脂, 棕榈硬脂, 棕榈脂,脂肪酸甲酯、以及SP-80、浓缩磷脂等均为生物质酯类产物，可循环利用的资源，对环境没有污染。

2）发明的用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，在乳化炸药中应用其爆炸气体与石油蜡相比对环境无污染。

3）所用生物质酯类产物，与烃类蜡相比，不但价格低廉，显著降低油相材料生产成本，而且原料来源广泛。经计算每吨生物质类复合油相价格可降低800-1200 元，经济效益显著。

2、生物质油相材料与大豆磷脂、SP80等乳化剂，同属酯类化合物，能显著降低复合油相与硝酸铵水溶液间界面张力低，可在低温、低速下乳化，提高生产的安全性。

3、生物质类复合油相材料有较好的氧化稳定性，存储时间长达24个月，其制成的乳化炸药爆炸性能符合国家标准GB/T18095-2000。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步描述，制备方法依据本发明的技术方案。

实施例1 ：

台秤分别称糠蜡30kg,氢化硬脂35kg,棕榈硬脂30 kg，脂肪酸甲酯5kg等放入化蜡槽加热熔化；泵入搅拌罐在温度90℃，搅拌混合60min入伽马过滤机过滤除杂，在调和釜中加入油包水型复合乳化剂56.0kg（大豆磷脂、SP-80和T152），在85℃搅拌60min，放入固化槽中冷却成型计量、包装，即得乳化炸药用生物质类复合油相材料，复合油相100℃时粘度13.58 mm2/s、25℃时针入度3.41 mm、滴点61℃；存储时间达24月。

生物质类复合油相材料制备的乳化基质40℃时锥入度(2.3～3.2) cm、粒径(0.5～5.3) μm。乳化炸药的爆炸性能：爆速：4945；殉爆：5cm; 猛度：18.0；密度1.15；符合国家标准GB/T18095-2000。

实施例2 ：台秤分别称糠蜡25kg、氢化硬脂（60℃）50 kg,棕榈脂（52℃）25 kg等入化蜡槽中加热熔化；泵入搅拌罐在温度85℃，搅拌混合30min入调和釜中，加入油包水型复合乳化剂55.0kg（大豆磷脂、SP-80），在85℃搅拌40min，放入固化槽中冷却成型称量、包装，即得乳化炸药用生物质类复合油相材料。复合油相100℃时粘度12.94 mm2/s、25℃时针入度2.10 mm、滴点60℃；存储时间达24月。

生物质类复合油相材料制备的乳化基质40℃时锥入度(2.3～3.0) cm、粒径(0.3～4.3) μm。乳化炸药的爆炸性能：爆速：5065；殉爆：5cm; 猛度：18.5；密度1.15；符合国家标准GB/T18095-2000。

实施例3 ：台秤分别称氢化硬脂65kg, 糠蜡30kg、脂肪酸甲酯5kg等入化蜡槽加热熔化；入搅拌罐在温度95℃，搅拌混合40min入调和釜，加入油包水型乳化剂52.0kg（大豆磷脂、SP-80），在90℃搅拌30min，放入固化槽中冷却成型称量、包装，即得乳化炸药用生物质类复合油相材料。复合油相100℃时粘度12.28 mm2/s、25℃时针入度3.21 mm、滴点60℃；存储时间达24月。

生物质类复合油相材料制备的乳化基质40℃时锥入度(2.1～3.0) cm、粒径(0.2～6.3) μm。乳化炸药的爆炸性能：爆速：4975；殉爆：5cm; 猛度：17.0；密度1.15；符合国家标准GB/T18095-2000。

实施例4 ：台秤分别称糠蜡30kg,氢化硬脂12kg, 棕榈硬脂25kg、棕榈脂30kg，脂肪酸甲酯3kg等入化蜡槽中加热熔化；入搅拌罐在温度90℃下，搅拌混合60min入伽马过滤机过滤除杂，在调和釜加入油包水型乳化剂52.0kg（大豆磷脂、SP-80、T152），在90℃搅拌90min，放入固化槽中冷却成型称量、包装，即得乳化炸药用生物质类复合油相材料。复合油相100℃时粘度14.16 mm2/s、25℃时针入度4.58 mm、滴点62℃；存储时间达24月。

生物质类复合油相材料制备的乳化基质40℃时锥入度(2.3～3.6) cm、粒径(0.5～5.2) μm。乳化炸药的爆炸性能：爆速：5155；殉爆：5cm; 猛度：18.5；密度1.15；符合国家标准GB/T18095-2000。

Claims (8)

1.用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，其特征在于由下列质量份的物质组成：氢化硬脂1%～80%,熔点为44℃～62℃的棕榈硬脂0%～80%, 含油量为0%～35%的糠蜡0%～60%,熔点为45℃～55℃的棕榈脂0%～40%、脂肪酸甲酯0%～15%，复合乳化剂19%～50%。

2.根据权利要求1所述的用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，其特征在于：所述氢化硬脂为熔点为48℃～62℃的极度氢化硬脂或选择性氢化硬脂。

3.根据权利要求1所述的用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，其特征在于：所述棕榈硬脂选自棕榈油分提的高熔点的酯类，为44℃棕榈硬脂、52℃棕榈硬脂、58℃棕榈硬脂、62℃棕榈硬脂中的一种。

4.根据权利要求1所述的用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，其特征在于：所述糠蜡选自含油量≤35%的压榨糠蜡、含油量≤5%的脱油糠蜡中的一种。

5.根据权利要求1所述的用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，其特征在于：所述脂肪酸甲酯为油脂或脂肪酸与甲醇的酯化产品。

6.根据权利要求1所述的用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，其特征在于：所述棕榈脂为棕榈蜡的副产品。

7.根据权利要求1所述的用于乳化炸药的生物质类复合油相材料，其特征在于：所述复合乳化剂为SP-80、 浓缩大豆磷脂、T152 的混合物或SP-80、浓缩大豆磷脂的混合物。

8.一种权利要求1所述用于乳化炸药的生物质类复合油相材料的制备方法，包括以下步骤：

（a）生物质类复合油相材料组方、配比和熔化：将所述的各生物质：氢化硬脂1%～80%,熔点为44℃～62℃的棕榈硬脂0%～80%, 含油量为0%～35%的糠蜡0%～60%,熔点为45℃～55℃的棕榈脂0%～40%、脂肪酸甲酯0%～15%按组方配比的量经称量后放入化蜡槽中，加热升温熔化；温度为80℃～110℃，得到熔化的生物质类油相；

（b）搅拌混和：将熔化的生物质类油相泵入具有保温和搅拌装置的搅拌罐中，在温度为80℃～110℃的条件下，搅拌30min～60min，得到生物质类混合油；

（c）将融化混合均匀的生物质类混合油，经伽马过滤机过滤去除混合油中饼屑、蛋白质粘液物等有机杂质和泥、土、沙等无机杂质；

（d）经过滤的生物质混合油泵入调和釜中，加入再加入复合乳化剂，在温度75℃～100℃的条件下，保温搅拌调和10min～30min，得到生物质类复合油相材料；

（e）冷却固化：将保温调和的生物质类复合油相材料，泵入冷却槽冷却，经自然和水冷却固化成型，即为用于乳化炸药的生物质类复合油相材料；

（f）称量装箱:将固化成型的生物质类复合油相，按15kg～25kg称重后由自动包装机包装后装箱。