CN107540485A - 一种生物酶用于乳化炸药及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物酶用于乳化炸药及制备方法，由一定比例的棕榈酸化油、甘油、微晶蜡、聚乙烯、抗氧剂、脂肪酶Lipase G50、硝酸铵、硝酸钠、乳化剂和水制成。配方合理，使用方便，乳化炸药稳定性增强，原料简单，成本低，制备工艺容易操作，制备的乳化炸药爆炸性能符合GB18095—2000的要求，保质期达到180天以上。

Description

一种生物酶用于乳化炸药及制备方法

技术领域

本发明属于乳化炸药技术领域，更具体涉及一种生物酶用于乳化炸药，还涉及一种生物酶用于乳化炸药的制备方法。

背景技术

脂肪酶Lipase G50是来源于青霉(Penicillium camembertii)的一种偏甘油酯脂肪酶，其催化特点能够水解甘油单酯和甘油二酯，不能甘油三酯。鉴于偏甘油酯脂肪酶的底物特性，可以用于催化棕榈酸化油和甘油酯化合成甘油二酯，避免甘油三酯的生成。

油脂的极性对粘度的变化，油脂的极性越高，体系的粘度越低，体系的稳定性有所降低。

酸化油是指对油脂精炼厂所生产的副产品脂肪酸皂(即油渣/皂脚)进行酸化处理所得到的油。酸化油本质上是由游离脂肪酸、未酸化的脂肪酸甘油酯以及杂质等多种成分组成。棕榈油精炼所产生的皂脚经酸处理而得的油称为棕榈酸化油，其中游离脂肪酸酸含量约25—70％，甘油酯含量为12—25％，总油脂含量约80—95％。棕榈酸化油的主要工业用途是制造脂肪酸甲酯(生物柴油)。也用于生产油酸等。

棕榈酸化油，是棕榈油精炼后所之副产物。

棕榈酸化油的性质及组成可随棕榈油原料及精炼工艺的不同而不同。

棕榈酸化油的主要指标：

直接采用棕榈酸化油为原料生产乳化炸药，存在油包水乳化体系的粘度低，稳定性不好，保质期短。本发明找到一个方法对棕榈酸化油为原料生产乳化炸药的工艺进行改进，生产的乳化炸药保质期可以达到180天。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种生物酶用于乳化炸药，配方合理，使用方便，采用棕榈酸化油为原料生产乳化炸药，生成的乳化炸药稳定性增强，保质期长，原料简单，成本低，用生物酶生产乳化炸药具有良好的储存稳定性，且爆炸性能符合GB18095—2000的要求。

本发明的另一个目的是在于提供了一种生物酶用于乳化炸药的制备方法，方法易行，操作简便，制备的乳化炸药保质期达到180天以上。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种生物酶用于乳化炸药，乳化炸药专用腊由以下原料的质量分数制成：

所述的甘油(国标95)

所述的微晶蜡(南阳石蜡精细化工厂)

所述的聚乙烯(上海焦耳蜡业有限公司)。

所述的脂肪酶Lipase G50(酶活力50000U/g，日本田野酶制品集团)。

所述的抗氧剂包括丁基羟基茴香醚(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)的其中一种或二至五种的任意(多种)混合。

一种生物酶用于乳化炸药专用腊，由以下原料的质量分数制成(优选范围)：

一种生物酶用于乳化炸药专用腊，由以下原料的质量分数制成(较好范围)：

一种生物酶用于乳化炸药专用腊，它由以下原料的质量分数制成(最好范围)：

一种生物酶用于乳化炸药专用腊，它由以下原料的质量分数制成(具体值)：

一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成：

一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成(优选范围)：

一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成(较好范围)：

一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成(最好范围)：

一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成(具体值)：

一种生物酶用于乳化炸药的制备方法，其步骤如下：

1、按一定比例分别称取棕榈酸化油、甘油、微晶蜡、聚合物和抗氧剂、脂肪酶Lipase G50和水；

2、将棕榈酸化油、甘油、脂肪酶Lipase G50和一定量的水置于反应釜中，在30-35℃，搅拌200-400r/min，反应20-28h，得到反应液A。

3、将步骤2获得的反应液A、聚合物置于反应釜中加热，温度控制在120－150℃，并在转速120－400r/min下搅拌均匀，得到混合液B；

4、将微晶蜡加热进行熔化，加热温度控制在60-90℃,熔化、混合好再与混合液B混合，获得混合物，然后将混合物冷却至120℃以下后，加入抗氧剂,搅拌均匀,所述的抗氧剂包括丁基羟基茴香醚(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)的一种或二至五种的任意(多种)混合；

5、冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温(20－25℃，以下相同)、凝固，得到乳化炸药专用蜡；

6、水相的制备：将76％(质量百分比)的硝酸铵、7.5％(质量百分比)的硝酸钠及10％质量百分比的水混合加热溶解，溶液温度控制在95～105℃，获得水相溶液B；

7、油相的制备：将4.3％(质量百分比)的乳化炸药专用蜡(步骤5)加热,加热温度控制在60-90℃熔化后，加入2.2％(质量百分比)的SP-80乳化剂(河北源创生物科技有限公司)混熔搅拌均匀，温度控制在105～115℃，获得油相C；

8、乳化炸药的制备：将已溶解好的水相溶液B在28－32s内加入步骤7中的油相C(容器)，并同时开启乳化机(转速1000-2500r/min)，在乳化机(转速1500r/min)的搅拌、剪切作用下，2－4min后形成乳胶基质，冷却至45～55℃，再加入0.5％(质量百分比)化学敏化剂甲胺硝酸盐，搅拌均匀，即为乳化炸药。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：用生物酶生产乳化炸药具有良好的储存稳定性，保质期长，原料简单，成本低，且爆炸性能符合GB18095—2000的要求。技术方案与现有技术的主要区别在于将棕榈酸化油、甘油、脂肪酶Lipase G50和一定量的水置于反应釜中，在30-35℃，搅拌200-400r/min，反应20-28h，得到反应液A。将步骤2获得的反应液A、聚合物置于反应釜中加热，温度控制在120～150℃，并在转速120～400r/min下搅拌均匀，得到混合液B；将微晶蜡加热进行熔化，熔化、混合好再与混合液B混合，获得混合物，然后将混合物冷却至120℃以下后，加入抗氧剂(丁基羟基茴香醚是其中一种)，搅拌均匀；冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温(20－25℃，)、凝固，得到乳化炸药专用蜡；该乳化炸药专用蜡制得的乳化炸药，具有良好的储存稳定性，保质期长，原料简单，成本低，且爆炸性能符合GB18095—2000的要求。

配方中微晶蜡是通过一系列复杂的溶剂分离法从留在蒸馏釜里的渣油中分离出来，是一种近似微晶性质的精制合成蜡，具有光泽好，熔点高，色泽浅的特点，其结构紧密，坚而滑润，能与各种天然油脂互熔，并能提高其低度蜡的熔点，改进粗性蜡的性能。熔点为60.5℃，运动粘度(99℃)为9.2－25mm2/s，适当加入一定量的微晶蜡，有利于提高生物复合蜡的滴熔点，利于乳化膜强度的增加。

配方中添加聚合物包括聚乙烯、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，降低油脂的锥入度，提高油脂的粘度；从而改善乳化炸药的外观状态，增强乳化炸药的弹塑性；考虑性能及成本间平衡，用量一般不超过5％。

配方中添加抗氧剂包括丁基羟基茴香醚(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。当其在油脂少量存在时，可延缓或抑制油脂氧化过程的进行，从而阻止油脂的酸败或老化，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，考虑性能及成本间平衡，一般用量不超过0.5％。

一种生物酶用于乳化炸药的制备方法，通过正交实验设计，找到脂肪酶LipaseG50催化甘油和棕榈脂肪酸酸化油酯化反应合成甘油二酯的最佳生产工艺和技术参数。

按L9(3)正交表安排实验，选用三个可变因素:甘油和棕榈脂肪酸酸化油的摩尔比，加水量占底物总质量的百分数，脂肪酶Lipase G50的添加量，可变的水平数每个因素分别取三个水平数。安排了三因素三水平的正交试验，试验因素与水平见下表所示。

表1试验因素与水平

表2正交实验结果及分析

由表2可以看出，影响脂肪酶Lipase G50催化甘油和棕榈脂肪酸酸化油酯化反应合成甘油二酯的含量因素中B＞A＞C，即加水量占底物总质量的百分数＞甘油和棕榈脂肪酸酸化油的摩尔比＞脂肪酶Lipase G50的添加量，即在所有因素中对棕榈脂肪酸酸化油酯化反应后粘度影响最大的是加水量占底物总质量的百分数，通过正交实验分析得到最佳工艺参数为甘油和棕榈脂肪酸酸化油的摩尔比1∶5,加水量为底物总质量的5％,脂肪酶Lipase G50的添加量为350U/g脂肪酶，取样测定合成脂肪酸甘油酯的油脂粘度，其粘度198mPa·s，用此为原料生产乳化炸药，其稳定性优于直接用棕榈脂肪酸酸化油生产乳化炸药，其保值期可以达到180天。

将用脂肪酶Lipase G50催化棕榈脂肪酸酸化油反应制得的乳化炸药与市场上销售乳化炸药对比，分别测定性能如下表3.

表3三种乳化炸药性能比较

通过三种乳化炸药爆炸性能来看，以脂肪酶Lipase G50催化棕榈脂肪酸酸化油反应制得的乳化炸药同石油蜡制制成的乳化炸药都符合GB18095—2000的要求。

用生物酶生产乳化炸药具有良好的储存稳定性，且爆炸性能符合GB18095—2000的要求。

附图说明

图1为一种生物酶生产乳化炸药扫描电镜图。

图中W/O球型粒子，粒径为0.5-2μm。从扫描电镜图1可知，用生物酶生产乳化炸药在扫描电子显微镜下为细小的W/O球型粒子，颗粒分布均匀，基本符合正态分布，粒径在0.5-2μm。由于在乳化炸药中，无机氧化剂盐水溶液(分散相)液滴越小，表面积急剧增大，界面自由能也必然增加，从而影响氧化剂盐(硝酸铵)的晶析溶解平衡，阻止结晶的形成。因为当粒子变小时，表面积对粒子体积比，即界面能对结晶核内能的比增大，溶解状态稳定，从而使乳化基质稳定。由此也说明生物酶生产乳化炸药具有良好的储存稳定性。

具体实施方式

实施例1：

一种生物酶用于乳化炸药专用腊，它由以下原料的质量分数制成：

一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成：

一种生物酶用于乳化炸药的制备方法，其步骤如下：

1、按一定比例分别称取棕榈酸化油、甘油、微晶蜡、聚合物和抗氧剂、脂肪酶Lipase G50和水；

2、将棕榈酸化油、甘油、脂肪酶Lipase G50和一定量的水置于反应釜中，在34℃，搅拌200-400r/min，反应24h，得到反应液A。

3、将步骤2获得的反应液A、聚合物置于反应釜中加热，温度控制在150℃，并在转速120－400r/min下搅拌均匀，得到混合液B；

4、将微晶蜡在85℃加热熔化，熔化、混合好再与混合液B混合，获得混合物，然后将混合物冷却至120℃以下后，加入丁基羟基茴香醚，搅拌均匀；

5、冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温(20或23或25℃)、凝固，得到乳化炸药专用蜡；

6、水相的制备：将76％(质量百分比)的硝酸铵、7.5％(质量百分比)的硝酸钠及10％(质量百分比)的水混合加热溶解，溶液温度控制在95或97或99或101或103或105℃；获得水相溶液B；

7、油相的制备：将4.3％(质量百分比)的乳化炸药专用蜡加热熔化后，加入2.2％(质量百分比)的SP-80乳化剂混熔搅拌均匀，温度控制在105℃获得油相C；

8、乳化炸药的制备：将已溶解好的水相溶液B在28s内加入盛有步骤七上述油相C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，4min后形成乳胶基质，冷却至55℃，加入0.5％质量百分比甲胺硝酸盐(外加)，搅拌均匀，即为乳化炸药。

通过上述技术措施，获得的乳化炸药外观为弹塑态,符合GB18095—2000的要求,保质期为180天。

一种生物酶用于乳化炸药，乳化炸药专用腊由以下原料的质量分数制成：

其制备步骤与实施例1相同。

一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成：

原料及实施例	7	8	9	10	11
						硝酸铵	72	73	75	76	78
硝酸钠	8.5	8	7.8	7.8	6.5
						水	11	12	10.2	8	11
乳化炸药专用腊	5.3	5	4.5	5	3.3
						SP-80乳化剂	3.2	2.0	2.5	3.2	1.2
总计	100	100	100	100	100

其制备步骤与实施例1相同。

通过上述技术措施，获得的乳化炸药外观为弹塑态,符合GB18095—2000的要求,保质期为180天。

实施例12：

一种生物酶用于乳化炸药的制备方法，其步骤如下：

1、按200kg的重量分别称取棕榈酸化油62％、甘油13％、微晶蜡15％、聚乙烯4.5％、水5％、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)0.2％、2，4，6-三叔丁基苯酚0.1％、丁基羟基茴香醚(BHA)0.1％、脂肪酶Lipase G50(酶活力50000U/g)900g；

2、将棕榈酸化油、甘油、脂肪酶Lipase G50和10kg水置于反应釜中，在32℃，搅拌280r/min，反应24h，得到反应液A。

3、将反应液A、聚合物组分置于反应釜中在120℃加热，并在转速180r/min下搅拌均匀，得到混合液B；

4、将微晶蜡在89℃进行,将熔化、混合好的微晶蜡、混合液B冷却至120℃以下后，加入2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)、2，4，6-三叔丁基苯酚、丁基羟基茴香醚(BHA)，搅拌均匀；

5、冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温、凝固，得到乳化炸药专用蜡；

6、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95或98或100或104或105℃；获得水相溶液B；

7、油相的制备：将4.3％的乳化炸药专用蜡加热熔化后，加入2.2％的SP-80乳化剂混熔搅拌均匀，温度控制在105或107或109或101或103或115℃；获得油相C；

8、乳化炸药的制备：

将已溶解好的水相溶液B在30s内加入盛有上述步骤七油相C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或48或50或53或55℃，加入0.5％甲胺硝酸盐，搅拌均匀，即为乳化炸药。

通过上述技术措施，获得乳化炸药外观为弹塑态,装药密度为1.17g/cm3,殉爆距离为5.8cm,爆速为5066m/s,猛度为19.8mm,高低温循环次数为12,保质期为180天.

实施例13：

一种生物酶用于乳化炸药的制备方法，其步骤如下：

1、按200kg的重量分别称取棕榈酸化油57％、甘油13％、微晶蜡20％、聚乙烯4.5％、水5％、2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)0.3％、丁基羟基茴香醚(BHA)0.1％、脂肪酶Lipase G50(酶活力50000U/g)890g；

2、将棕榈酸化油、甘油、脂肪酶Lipase G50和一定量的水置于反应釜中，在35℃，搅拌380r/min，反应22h，得到反应液A。

3、将反应液A、聚合物组分置于反应釜中在125℃加热，并在转速200r/min下搅拌均匀，得到混合液B；

4、将微晶蜡在60-90℃进行加热,熔化、混合好的微晶蜡、混合液B冷却至120℃以下后，加入抗氧剂，搅拌均匀；

5、冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温、凝固，得到乳化炸药专用蜡；

6、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95或98或100或104或105℃；获得水相溶液B；

7、油相的制备：将4.3％的乳化炸药专用蜡加热熔化后，加入2.2％的SP-80乳化剂混熔搅拌均匀，温度控制在105或105或110或102或115℃；获得油相C；

8、乳化炸药的制备：

将已溶解好的水相溶液在30s内加入盛有步骤七油相C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或48或50或52或54或55℃，加入0.5％甲胺硝酸盐，搅拌均匀，即为乳化炸药。

通过上述技术措施，获得乳化炸药外观为弹塑态,符合GB18095—2000的要求,保质期为180天。

Claims (10)

1.一种生物酶用于乳化炸药专用腊，它由以下原料的质量分数制成：

原料　　　　　　 %

棕榈酸化油 55－76

甘油 8－20

微晶蜡 10－24

聚乙烯 2－10

抗氧剂 0.1－1

脂肪酶Lipase G50 1－3

水 2－8；

所述的抗氧剂包括丁基羟基茴香醚、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的其中一种或二至五种的任意混合。

2.根据权利要求1所述的一种生物酶用于乳化炸药专用腊，其特征在于：

原料　　　　　　 %

棕榈酸化油 58－72

甘油 10－18

微晶蜡 12－22

聚乙烯 4－8

抗氧剂 0.3－0.8

脂肪酶Lipase G50 1.5－2.5

水 3－7。

3.根据权利要求1所述的一种生物酶用于乳化炸药专用腊，其特征在于：

原料　　　　　　 %

棕榈酸化油 62－68

甘油 12－16

微晶蜡 15－19

聚乙烯 5－7

抗氧剂 0.4－0.7

脂肪酶Lipase G50 1.8－2.2

水 4－6。

4.根据权利要求1所述的一种生物酶用于乳化炸药专用腊，其特征在于：

原料　　　　　　 %

棕榈酸化油 63－65

甘油 13－15

微晶蜡 16－18

聚乙烯 5.5－6.5

抗氧剂 0.5－0.6

脂肪酶Lipase G50 1.9－2.1

水 4.5－5.5。

5.根据权利要求1所述的一种生物酶用于乳化炸药专用腊，其特征在于：

原料　　　　　　 %

棕榈酸化油 63

甘油 13

微晶蜡 14

聚乙烯 4.5

抗氧剂 0.4

脂肪酶Lipase G50 1.1

水 4。

6.一种生物酶用于乳化炸药，它由以下原料的质量分数制成：

原料　　　　　　 %

硝酸铵 72－78％

硝酸钠 6.5－8.5％

水 8－12％

乳化炸药专用腊 3.3－5.3％

SP-80乳化剂 1.2－3.2％。

7.根据权利要求6所述的一种生物酶用于乳化炸药，其特征在于：

原料　　　　　　 %

硝酸铵 74－76％

硝酸钠 7.3－8％

水 9.5－10.5％

乳化炸药专用腊 4－4.8％

SP-80乳化剂 2－2.8％。

8.根据权利要求6所述的一种生物酶用于乳化炸药，其特征在于：

原料　　　　　　 %

硝酸铵 74.5－75.5％

硝酸钠 7.5－7.8％

水 9.8－10.2％

乳化炸药专用腊 4.2－4.6％

SP-80乳化剂 2.2－2.6％。

9.根据权利要求6所述的一种生物酶用于乳化炸药，其特征在于：

原料　　　　　　 %

硝酸铵 76％

硝酸钠 7.5％

水 10％

乳化炸药专用腊 4.3％

SP-80乳化剂 2.2％。

10.权利要求6所述的一种生物酶用于乳化炸药的制备方法，其步骤如下：

1）按一定比例分别称取棕榈酸化油、甘油、微晶蜡、聚乙烯和抗氧剂、脂肪酶LipaseG50和水；

2）将棕榈酸化油、甘油、脂肪酶Lipase G50和水置于反应釜中，在30-35℃，搅拌200-400r/min，反应20-28h，得到反应液A；

3）将步骤（2）获得的反应液A、聚合物置于反应釜中加热，温度控制在120－150℃，并在转速120－400r/min下搅拌均匀，得到混合液B；

4）将微晶蜡加热进行熔化，加热温度控制在60－90℃,熔化、混合后再与混合液B混合，获得混合物，将混合物冷却至120℃，加入抗氧剂,搅拌均匀；

5）冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温、凝固，得到乳化炸药专用蜡；

6）水相的制备：将硝酸铵、硝酸钠及水混合加热溶解，溶液温度控制在95～105℃，获得水相溶液B；

7）油相的制备：将乳化炸药专用蜡加热,加热温度控制在60-90℃熔化后，再加入SP-80乳化剂混熔搅拌均匀，温度控制在105～115℃，获得油相C；

8）乳化炸药的制备：将已溶解的水相溶液B在28－32s内加入步骤（7）中的油相C，并同时开启乳化机，在乳化机的搅拌下，2－4min后形成乳胶基质，冷却至45～55℃，再加入0.5%质量百分比化学敏化剂甲胺硝酸盐，搅拌均匀，为乳化炸药。