CN105152822A - 混装炸药用高分子乳化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混装炸药用高分子乳化剂，该乳化剂由以下组份制得：亚氨基二乙酰胺硫酸盐、聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油，亚氨基二乙酰胺硫酸盐和聚烯烃类丁二酸酐的摩尔比为1.0:1.0～8.0，溶剂油占聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油总质量的30～80％。本发明还公开了制备该高分子乳化剂的方法，包括如下步骤：(1)用浓硫酸和亚氨基二乙腈反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐，加入氨，调节溶液pH值至2.0～3.0；(2)在反应容器中投入聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油，加热到50～85℃，搅拌混匀；(3)在混合体系中加入亚氨基二乙酰胺硫酸盐，50～85℃搅拌40～80min，加热至80～125℃保温搅拌4～8小时，即得。

Description

混装炸药用高分子乳化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工合成技术领域，具体涉及一种混装炸药用高分子乳化剂及其制备方法。

背景技术

民爆用炸药混装车的应用正成为发展趋势，对混装炸药的要求也水涨船高。由于施工距离和施工环境的限制，对混装炸药的储存稳定性和抗颠簸能力要求更高，常用的低分子乳化剂已经不能满足现场复杂环境下的使用。因此，混装炸药用的高分子乳化剂就显得格外重要。国内所用的很多高分子乳化剂都依靠从国外进口，价格昂贵；国内鲜有几家化工企业生产高分子乳化剂，并且由于对炸药不是很了解，导致国内化工企业生产的高分子乳化剂和炸药企业的需求不是很匹配，因此发展高分子乳化剂对于民爆企业来说尤为重要。

亚氨基二乙酰胺硫酸盐的生产方法是很成熟的工艺，该生产方法是借鉴亚氨基二乙酸的最环保生产工艺，目前还没有把亚氨基二乙酰胺硫酸盐用于生产高分子乳化剂的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低，乳化性能好，抗颠簸性能和储存性能优越的混装炸药用高分子乳化剂。本发明还提供了该种乳化剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种混装炸药用高分子乳化剂，该乳化剂由以下组份制得：亚氨基二乙酰胺硫酸盐、聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油，亚氨基二乙酰胺硫酸盐和聚烯烃类丁二酸酐的摩尔比为1.0:1.0～8.0，溶剂油占聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油总质量的30～80％。

所述聚烯烃类丁二酸酐为分子量为800～1000的聚烯烃类丁二酸酐中的一种。

所述溶剂油为150SN基础油或220N基础油。

本发明的另一目的是这样实现的：一种制备前述混装炸药用高分子乳化剂的方法，包括如下步骤：

(1)用浓硫酸和亚氨基二乙腈反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐，反应完后直接在反应液中加入氨气或者氨水，调节溶液pH值至2.0～3.0；

(2)在反应容器中投入聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油，加热到50～85℃，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)得到的亚氨基二乙酰胺硫酸盐，继续50～85℃保温搅拌40～80min，然后加热至80～125℃保温搅拌4～8小时，得到混装炸药用高分子乳化剂；该步骤的反应式为：

PO—聚烯烃类

作为优选地，所述步骤(1)中用氨气或者氨水调节溶液pH值至3.0。

在上述技术方案中，步骤(1)中所述亚氨基二乙酰胺硫酸盐的制备方法为：先将浓硫酸稀释至质量浓度为60～85％，将稀释后的硫酸温度冷却至40～85℃，然后加入亚氨基二乙腈，硫酸与亚氨基二乙腈的摩尔比为1.0～4.0:1,反应1～2小时，冷却；该步骤反应式为：

本发明的有益效果是：亚氨基二乙酰胺硫酸盐和聚烯烃类马来酸酐一锅法反应，只需要加入溶剂油，再无需加入任何催化剂，直接合成混装炸药用高分子乳化剂，整个过程处于酸性氛围中，无废液和废气排出，环保安全，产品收率达到99％以上；另外，该合成只需要温度在100℃左右，节省生产成本，产品品质好，能够满足混装炸药使用。本发明首次把亚氨基二乙酰胺硫酸盐使用在高分子乳化剂生产中，工艺简单、环保、原料来源广、生产成本低，能直接降低高分子乳化剂成本，所合成高分子乳化剂无需后续处理可以直接使用。

附图说明

图1是本发明具体实施例的反应步骤流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1制备混装炸药用高分子乳化剂

按照如下步骤操作：

(1)在2000ml四口圆底反应瓶中，加水，在搅拌下慢慢滴加98％的浓硫酸3.0摩尔，将浓硫酸稀释至质量浓度为75％，再将稀释后的硫酸冷却到75℃，然后慢慢加入质量浓度为95％的亚氨基二乙腈1.0摩尔，保持加料时间为30min以上，加完亚氨基二乙腈后，继续保温搅拌反应2h,中间可用高效液相色谱检测亚氨基二乙腈的量，反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐。反应完后不用处理，继续搅拌反应后得到的溶液至冷却并加入氨水，实时测定其pH值，调节其pH值到2.5左右。

亚氨基二乙腈经过硫酸水解，无需回收多余硫酸，可以做到无废液排放，是完完全全的环保清洁工艺。

(2)在2000ml四口圆底反应瓶中投入220N基础油和4.0摩尔的聚丙烯丁二酸酐，220N基础油占聚丙烯丁二酸酐和220N基础油总质量的30％，加热到60℃左右，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)反应完后得到的所有溶液(为生成的亚氨基二乙酰胺硫酸盐)，继续60℃保温搅拌1h。然后加热至100℃左右搅拌7小时，反应结束后得到混装炸药用高分子乳化剂，产品收率为99.3％。

本发明的混装炸药用高分子乳化剂的反应步骤流程图如图1所示。

实施例2制备混装炸药用高分子乳化剂

按照如下步骤操作：

(1)在2000ml四口圆底反应瓶中，加水，在搅拌下慢慢滴加98％的浓硫酸2.0摩尔，将浓硫酸稀释至质量浓度为74％，再将稀释后的硫酸冷却到65℃，然后慢慢加入质量浓度为95％的亚氨基二乙腈1.0摩尔，保持加料时间为30min以上，加完亚氨基二乙腈后，继续保温搅拌反应1.5h,中间可用高效液相色谱检测亚氨基二乙腈的量，反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐。反应完后不用处理，继续搅拌反应后得到的溶液至冷却并加入氨水，实时测定其pH值，调节其pH值到2.0～3.0左右。

(2)在2000ml四口圆底反应瓶中投入220N基础油和3.0摩尔的聚异戊二烯丁二酸酐，220N基础油占聚异戊二烯丁二酸酐和220N基础油总质量的60％，加热到70℃左右，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)反应完后得到的所有溶液(为生成的亚氨基二乙酰胺硫酸盐)，继续70℃保温搅拌50min。然后加热至100℃左右搅拌6小时，反应结束后得到混装炸药用高分子乳化剂，产品收率为99.4％。

实施例3制备混装炸药用高分子乳化剂

按照如下步骤操作：

(1)在2000ml四口圆底反应瓶中，加水，在搅拌下慢慢滴加98％的浓硫酸1.0摩尔，将浓硫酸稀释至质量浓度为85％，再将稀释后的硫酸冷却到85℃，然后慢慢加入质量浓度为95％的亚氨基二乙腈1.0摩尔，保持加料时间为30min以上，加完亚氨基二乙腈后，继续保温搅拌反应1.0h,中间可用高效液相色谱检测亚氨基二乙腈的量，反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐。反应完后不用处理，继续搅拌反应后得到的溶液至冷却并加入氨水，实时测定其pH值，调节其pH值到2.5左右。

(2)在2000ml四口圆底反应瓶中投入150SN基础油和1.0摩尔的聚异戊二烯丁二酸酐，150SN基础油占聚异戊二烯丁二酸酐和150SN基础油总质量的40％，加热到50℃左右，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)反应完后得到的所有溶液(为生成的亚氨基二乙酰胺硫酸盐)，继续50℃保温搅拌40min。然后加热至125℃左右搅拌4小时，反应结束后得到混装炸药用高分子乳化剂，产品收率为99.1％。

实施例4制备混装炸药用高分子乳化剂

按照如下步骤操作：

(1)在2000ml四口圆底反应瓶中，加水，在搅拌下慢慢滴加98％的浓硫酸4.0摩尔，将浓硫酸稀释至质量浓度为60％，再将稀释后的硫酸冷却到40℃，然后慢慢加入质量浓度为95％的亚氨基二乙腈1.0摩尔，保持加料时间为30min以上，加完亚氨基二乙腈后，继续保温搅拌反应2.0h,中间可用高效液相色谱检测亚氨基二乙腈的量，反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐。反应完后不用处理，继续搅拌反应后得到的溶液至冷却并加入氨水，实时测定其pH值，调节其pH值到3.0左右。

(2)在2000ml四口圆底反应瓶中投入150SN基础油和8.0摩尔的聚丙烯丁二酸酐，150SN基础油占聚丙烯丁二酸酐和150SN基础油总质量的40％，加热到85℃左右，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)反应完后得到的所有溶液(为生成的亚氨基二乙酰胺硫酸盐)，继续85℃保温搅拌80min。然后加热至110℃左右搅拌8小时，反应结束后得到混装炸药用高分子乳化剂，产品收率为99.5％。

实施例5制备混装炸药用高分子乳化剂

按照如下步骤操作：

(1)在2000ml四口圆底反应瓶中，加水，在搅拌下慢慢滴加98％的浓硫酸1.0摩尔，将浓硫酸稀释至质量浓度为60％，再将稀释后的硫酸冷却到40℃，然后慢慢加入质量浓度为95％的亚氨基二乙腈1.0摩尔，保持加料时间为30min以上，加完亚氨基二乙腈后，继续保温搅拌反应1.0h,中间可用高效液相色谱检测亚氨基二乙腈的量，反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐。反应完后不用处理，继续搅拌反应后得到的溶液至冷却并加入氨水，实时测定其pH值，调节其pH值到3.0左右。

(2)在2000ml四口圆底反应瓶中投入220N基础油和1.0摩尔的聚异丁烯丁二酸酐，220N基础油占聚异丁烯丁二酸酐和220N基础油总质量的50％，加热到55℃左右，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)反应完后得到的所有溶液(为生成的亚氨基二乙酰胺硫酸盐)，继续55℃保温搅拌40min。然后加热至100℃左右搅拌5小时，反应结束后得到混装炸药用高分子乳化剂，产品收率为99.1％。

实施例6制备混装炸药用高分子乳化剂

按照如下步骤操作：

(1)在2000ml四口圆底反应瓶中，加水，在搅拌下慢慢滴加98％的浓硫酸4.0摩尔，将浓硫酸稀释至质量浓度为85％，再将稀释后的硫酸冷却到85℃，然后慢慢加入质量浓度为95％的亚氨基二乙腈1.0摩尔，保持加料时间为30min以上，加完亚氨基二乙腈后，继续保温搅拌反应2.0h,中间可用高效液相色谱检测亚氨基二乙腈的量，反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐。反应完后不用处理，继续搅拌反应后得到的溶液至冷却并加入氨水，实时测定其pH值，调节其pH值到3.0左右。

(2)在2000ml四口圆底反应瓶中投入150SN基础油和8.0摩尔的聚异丁烯丁二酸酐，150SN基础油占聚异丁烯丁二酸酐和150SN基础油总质量的80％，加热到65℃左右，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)反应完后得到的所有溶液(为生成的亚氨基二乙酰胺硫酸盐)，继续65℃保温搅拌80min。然后加热至110℃左右搅拌6小时，反应结束后得到混装炸药用高分子乳化剂，产品收率为99.4％。

实施例7乳化剂性能测定

一、测得实施例1至6制得的高分子乳化剂相关指标如下：

制得的乳化剂，储存稳定性和泵送能力都能够满足爆破现场使用。

二、利用实施例1至6制得的高分子乳化剂所制备的混装乳化炸药现场使用相关指标如下：

使用本发明的高分子乳化剂制备的乳化炸药各种性能达到或者超过国内同类高分子乳化剂所制备的混装炸药。

Claims (6)

1.一种混装炸药用高分子乳化剂，其特征在于：该乳化剂由以下组份制得：亚氨基二乙酰胺硫酸盐、聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油；亚氨基二乙酰胺硫酸盐和聚烯烃类丁二酸酐的摩尔比为1:1.0～8.0，溶剂油占聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油总质量的30～80％。

2.如权利要求1所述的混装炸药用高分子乳化剂，其特征在于：所述聚烯烃类丁二酸酐为分子量为800～1000的聚烯烃类丁二酸酐中的一种。

3.如权利要求1所述的混装炸药用高分子乳化剂，其特征在于：所述溶剂油为150SN基础油或220N基础油。

4.一种权利要求1的混装炸药用高分子乳化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)用浓硫酸和亚氨基二乙腈反应生成亚氨基二乙酰胺硫酸盐，反应完后直接在反应液中加入氨气或者氨水，调节溶液pH值至2.0～3.0；

(2)在反应容器中投入聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油，加热到50～85℃，搅拌混匀；

(3)在步骤(2)得到的混合体系中加入步骤(1)得到的亚氨基二乙酰胺硫酸盐，继续50～85℃保温搅拌40～80min，然后加热至80～125℃保温搅拌4～8小时，得到混装炸药用高分子乳化剂。

5.如权利要求4所述制备混装炸药用高分子乳化剂的方法，其特征在于：所述步骤(1)中用氨气或者氨水调节溶液pH值至3.0。

6.如权利要求4所述制备混装炸药用高分子乳化剂的方法，其特征在于：步骤(1)中所述亚氨基二乙酰胺硫酸盐的制备方法为：将浓硫酸稀释至质量浓度为60～85％，将稀释后的硫酸温度冷却至40～85℃，然后加入亚氨基二乙腈，硫酸与亚氨基二乙腈的摩尔比为1.0～4.0:1,反应1～2小时，冷却。