CN105272784B - 一种用于制备上向孔装药的散装乳化炸药的复合油相 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备上向孔装药的散装乳化炸药的复合油相，这种复合油相由白油、环烷油、高分子酯类乳化剂、交联剂、S‑80、抗颠簸剂组成，并采用以下方法制备：先将白油、环烷油、高分子酯类乳化剂、S‑80分别在单独的熔化槽内加热升温至60～70℃后，按配比要求通过油泵经电子秤计量后依次泵入反应釜内，搅拌、升温至80～90℃后，加入计量好的交联剂及抗颠簸剂，继续搅拌约30min，等交联剂、抗颠簸剂充分熔化后，过滤后即得成品。利用本发明的复合油相生产的散装乳化炸药具有爆炸性能良好、作功能力大、储存期长、抗颠簸可实现长距离运输、胶体粘度梯度系数小、在常温下易泵送的显著特点，用于地下矿山上向孔装药时返药率极低。可代替进口产品生产高品质的散装乳化炸药，具有良好的经济效益。

Description

一种用于制备上向孔装药的散装乳化炸药的复合油相

技术领域

本发明涉及工业炸药领域，具体涉及一种用于制备上向孔装药的散装乳化炸药的复合油相。

背景技术

在民用爆破领域，散装乳化炸药是一种由固定或移动式地面站集中制备油水相溶液或乳胶基质，装药车车载油水相溶液或乳胶基质到装药现场完成乳胶基质制备（车载油水相溶液时）、敏化、装填的装药技术，由于其使用的范围广，使用步骤简单快捷、安全而得到了广泛应用。上世纪 90 年代中期以来，西方国家发展了地面集中制备乳胶基质分散装药体系即“乳胶基质远程配送”体系。所谓“乳胶基质远程配送”体系，即象普通硝酸铵一样，实现乳胶基质的大规模生产，跨地区、跨国界远程分级配送，在最终用户的爆破现场，由装药车装填进入炮孔后才使其敏化成炸药，实现民用炸药的生产、运输、装药和爆破一条龙服务。乳胶基质远程配送技术可实现远距离、多品种装药爆破作业，是当前国际上最先进的爆破作业一体化方式。乳胶基质远程配送技术的推广与使用，不仅炸药生产成本大幅度降低、经济效益显著，而且由于乳胶基质感度低，其生产、运输、储存和使用的本质安全性大幅度提高。在欧美等国，散装炸药用量已达到市场份额的 80%以上。未来，我国工业炸药生产将以环保节能型炸药为主，乳化炸药用量将逐步上升，特别是散装乳化炸药将得到广泛应用。

散装乳化炸药如同包装型乳化炸药，含有氧无机盐过饱和水溶液和油相材料。在乳化剂的乳化作用下，氧化剂水溶液以微小液滴均匀分散于油相材料构成的连续介质中，形成一种油包水型的乳胶基质，再通过物理或化学方法敏化而成。

通常散装乳化炸药是可泵送的流体，不具有雷管感度，本质安全性高，且多数是混制以后很快就装填炮孔使用，对储存期没有太高的要求。但从生产点到爆破作业点有相当距离，乳胶基质生产后经装药车运送至装药现场，储运过程中胶体随车发生相对运动，存在乳胶粒子与粒子之间、胶体与容器之间的摩擦和撞击，会加快乳胶基质的析晶与破乳。目前散装乳化炸药生产所用油相材料一般为机油、柴油、乳化剂多以S－80为主要成分，所形成的油膜强度普遍偏低。因此，散装乳化炸药普遍存在在贮存期短、作功能力偏低、泵送压力偏高、抗颠簸能力差等储多缺点。尤其是散装乳化炸药具流动性且粘附力差，无法满足地下矿山上向孔装药的要求而存在严重的掉药现象。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种用于制备上向孔装药的散装乳化炸药的复合油相，以解决散装乳化炸药普遍存在在贮存期短、作功能力偏低、输送压力偏高、抗颠簸能力差、用于上向孔装药存在严重掉药现象等储多缺点

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种用于制备上向孔装药的散装乳化炸药的复合油相，由白油、环烷油、高分子酯类乳化剂、交联剂、S-80、抗颠簸剂组成，其各组成成份以及各成份所占质量分数比的范围为：

白油：25～50%

环烷油：20～45%

高分子酯类乳化剂：20～35%

S-80：0～15%

交联剂：0～5%

抗颠簸剂：0～5%

其中，各组份所占质量百分比的份数之和为100%，采用以下方法制备：

先将白油、环烷油、高分子酯类乳化剂、S-80分别在单独的熔化槽内加热升温至60～70℃后，按配比要求通过油泵经电子秤计量后依次泵入反应釜内，搅拌、升温至80～90℃后，加入计量好的交联剂及抗颠簸剂，继续搅拌约30min，等交联剂、抗颠簸剂充分熔化后，过滤后即得成品。

在本发明中，作为优选方案，各组成成份以及各成份所占质量分数比的范围为：

白油：25～45%

环烷油：25～40%

高分子酯类乳化剂：20～30%

S-80：0～10%

交联剂：1～3%

抗颠簸剂：1～3%

其中，各组份所占质量百分比的份数之和为100%。

在本发明中，作为最优方案，各组成成份以及各成份所占质量分数比的范围为：

白油：35～40%

环烷油：25～30%

高分子酯类乳化剂：25～30%

S－80：0～5%

交联剂：2～2.5%

抗颠簸剂：1.5～2%

其中，各组份所占质量百分比的份数之和为100%。

本发明中，所述白油为5号、7号、10号、15号、26号白油中的一种或几种的任意比例混合物。

本发明中，所述环烷油为KN4006、KN4010一种或两种的任意比例混合物。

本发明中，所述高分子酯类乳化剂是指由数均分子量为400～900的聚异丁烯马来酸酐（PIBSA）与甘油或乙二醇及二乙醇胺、三乙醇胺混合物共同反应生成的复合酯类高活性乳化剂。

本发明中，所述交联剂为高分子量聚异丁烯，其数均分子量为80000～100000。

本发明中，所述抗颠簸剂为硬脂酸、棕榈酸、硬脂酰胺的一种或几种的任意比例混合物。

本发明中，作为原料的白油其基本组成为饱和烃结构，主要成分为C16～C31的正异构烷烃的混合物；而环烷油具有饱和环状碳链结构，同时在它的环上通常还会连接着饱和支链。白油、环烷油因都为饱和结构而具有较低倾点，进而具有优良的低温性能；因热值较高，用其生产的散装乳化炸药作功能力大。用其做为散装乳化炸药的油相材料生产的乳胶基质具有粘度梯度系数小、在常温下易泵送的显著特点。

在本发明条件下采用的高分子酯类乳化剂为由数均分子量为400～900的聚异丁烯马来酸酐（PIBSA）与甘油或乙二醇及二乙醇胺、三乙醇胺混合物共同反应生成的复合酯类高活性乳化剂，这种复合酯类高活性乳化剂含多种亲水基团。不仅在分子结构中引入羟基、酯基、胺基等多种亲水基因以提高其乳化性能，而且该乳化剂由多组分表面活性剂组成，相互协同作用，形成复合乳化剂，将其与一定比例的S-80复配后，其易乳性得以进一步提高。而其应用结果也表明：该乳化剂不仅易乳性好，而且用其制备的散装乳化炸药具有细小且分布均匀的油包水型乳胶粒子，能够形成复合立体网状界面膜，增加了油膜强度与韧性，提高了乳化效果与贮存稳定性。

另外，在发明中采用的抗颠簸剂的分子的一端带有极性基团，另一端为油溶性的烃基基团，具有很高的界面活性。含有这种极性基团的物质对金属表面具有很强的亲和力，它能牢固地定向吸附在金属表面上。当装药车运送乳胶基质时，乳胶基质便会与车壁间形成一种类似于缓冲垫的保护膜，以减小胶体与胶体间、胶体与车壁间的摩擦和撞击，进而提高乳胶基质的抗颠簸能力。

散装乳化炸药要想方便应用于上向孔装药，必须要求乳胶基质具有合适的粘稠度、乳胶基质与炮孔壁及乳胶基质与乳胶基质间存在良好的附着力，否则基质极易从炮孔掉落。聚异丁烯是饱和线性聚合物，作为交联剂具有优异的粘附性能与交联性能。油相材料中添加聚异丁烯后，其中的线性高分子与乳胶基质连续相中的碳氢链相互连接，彼此键合，形成网状高分子结构，使乳胶基质具有适宜的粘结性能。但交联剂聚异丁烯的加入量应适当，若过低则达不到上述目的，若过高，则粘稠度过大，导致乳胶基质不易泵送。

本发明与现有技术相比，具有如下优点及有益效果：

1、取消常规使用的低闪点柴油，该一体化复合油相的闪点高达160℃以上，消除了安全隐患。

2、用低倾点高热值的白油、环烷油做为散装乳化炸药的油相材料生产的乳胶基质具有作功能力大及粘度梯度系数小、在常温下易泵送的显著特点，常温下（约25℃）基质粘度小于25000CPa。

3、采用高分子酯类乳化剂复合乳化剂，在较低剪切速度（线速度≤6m/s）下能快速成乳，乳化性能优异；能形成致密的复合立体网状界面膜，增加了油膜强度与韧性，提高了乳化效果与储存稳定性，爆炸性能优良。乳胶基质自然储存长达6个月以上，爆速达4800m/s以上（∮150PVC管中）。

4、用该一体化复合油相生产的乳胶基质具有优异的抗颠簸性能，远程输送距离可达800公里以上。

5、用该一体化复合油相生产的乳胶基质具有适宜的流动性、粘稠度与良好的粘附力，可满足地下矿山上向孔装药的需要，实现耦合装药，返药率低。

6、该一体化复合油相生产的乳胶基质在泵送性能、储存性能、抗颠簸性能等方面均与国外产品相当甚至高于国外同类产品，可代替进口产品生产高品质的散装乳化炸药，具有良好的经济效益。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：

称取以下质量份的原料：5号白油：36份，KN4010：30份，高分子酯类乳化剂：30份，聚异丁烯：2份，硬脂酸：2份。采用以下方式制备：

先将5号白油、KN4010、高分子酯类乳化剂分别在单独的熔化槽内加热升温至60～70℃后，按配比要求通过油泵经电子秤计量后依次泵入反应釜内，搅拌、升温至80℃后，加入计量好的聚异丁烯及硬脂酸，继续搅拌约30min，等聚异丁烯、硬脂酸充分熔化后，过滤后即得成品。

实施例2：

10号白油：38份，KN4006：27份，高分子酯类乳化剂：28份，S-80：2.5份，聚异丁烯：2.5份，棕榈酸：2份。采用以下方式制备：

先将10号白油、KN4006、高分子酯类乳化剂、S-80分别在单独的熔化槽内加热升温至60～70℃后，按配比要求通过油泵经电子秤计量后依次泵入反应釜内，搅拌、升温至85℃后，加入计量好的聚异丁烯及棕榈酸，继续搅拌约30min，等聚异丁烯、棕榈酸充分熔化后，过滤后即得成品。

实施例3：

15号白油：37.5份，KN4006：20份，KN4010：10份，高分子酯类乳化剂：28份，聚异丁烯：2.5份，硬脂酰胺：2份。采用以下方式制备：

先将15号白油、KN4006、KN4010、高分子酯类乳化剂分别在单独的熔化槽内加热升温至60～70℃后，按配比要求通过油泵经电子秤计量后依次泵入反应釜内，搅拌、升温至90℃后，加入计量好的聚异丁烯及硬脂酰胺，继续搅拌约30min，等聚异丁烯、硬脂酰胺充分熔化后，过滤后即得成品。

将上述三组实施例的抗水型复合油相作为原料按散装乳化炸药配方制备散装乳化炸药，按硝酸铵：水：复合油相＝75.8：18：6.2。水相温度70～75℃，油相温度55～60℃，乳化器转速600r/min制备，设定产能为10T/h。并以市面能购得的此类效果最佳的复合油相制备的散装乳化炸药作为对比例进行对比，其制备的炸药的性质和相关参数见下表：

表1：炸药的性质和相关参数测试结果表

注：1.对比例油相配比为46号机油：柴油：散装乳化炸药专用乳化剂＝35：30：35。

2. 抗颠簸能力是指用BCJ-4装药车满载乳胶基质，上路往复行驶，至乳胶基质出现硝酸铵析晶时的行驶距离。

3.泵送压力是乳胶基质在25℃时泵送的最大压力。

4.上向孔装药模拟试验条件为长度为20m的∮70mmPVC竖立，上端口部封闭，小型装药器固定频率、统一装药速度与退管速度，掉药量以装药总量的百分比计算。

由上表可得，利用本发明的复合油相所制得的散装乳化炸药各参数均优于对比例所制得的散装乳化炸药，在进行上向孔装药模拟试验时，掉药率明显低于对比例的散装乳化炸药。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于制备上向孔装药的散装乳化炸药的复合油相，其特征在于，由白油、环烷油、高分子酯类乳化剂、S-80、交联剂、抗颠簸剂组成，其各组成成份以及各成份所占质量分数比的范围为：

白油：25～45％

环烷油：25～40％

高分子酯类乳化剂：20～30％

S-80：0～10％

交联剂：1～3％

抗颠簸剂：1～3％

所述交联剂为聚异丁烯；

所述抗颠簸剂为硬脂酸、棕榈酸、硬脂酰胺的一种或几种的任意比例混合物；

其中，各组份所占质量百分比的份数之和为100％，采用以下方法制备：

先将白油、环烷油、高分子酯类乳化剂、S-80分别在单独的熔化槽内加热升温至60～70℃后，按配比要求通过油泵经电子秤计量后依次泵入反应釜内，搅拌、升温至80～90℃后，加入计量好的交联剂及抗颠簸剂，继续搅拌约30min，等交联剂、抗颠簸剂充分熔化后，过滤后即得成品。

2.根据权利要求1所述的复合油相，其特征在于，各组成成份以及各成份所占质量分数比的范围为：

白油：35～40％

环烷油：25～30％

高分子酯类乳化剂：25～30％

S－80：0～5％

交联剂：2～2.5％

抗颠簸剂：1.5～2％

其中，各组份所占质量百分比的份数之和为100％。

3.根据权利要求1～2中任一所述的复合油相，其特征在于，所述白油为5号、7号、10号、15号、26号白油中的一种或几种的任意比例混合物。

4.根据权利要求1～2中任一所述的复合油相，其特征在于，所述环烷油为KN4006、KN4010一种或两种的任意比例混合物。

5.根据权利要求1～2中任一所述的复合油相，其特征在于，所述高分子酯类乳化剂是指由数均分子量为400～900的聚异丁烯马来酸酐与甘油或乙二醇及二乙醇胺、三乙醇胺混合物共同反应生成的复合酯类高活性乳化剂。

6.根据权利要求1～2中任一所述的复合油相，其特征在于，所述交联剂为高分子量聚异丁烯，其数均分子量为80000～100000。