CN112624887A - 一种乳化炸药用发泡剂及其制备方法 - Google Patents

一种乳化炸药用发泡剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于乳化炸药技术领域，具体涉及一种乳化炸药用发泡剂及其制备方法。所述一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：在酸性促进剂中加入低沸点溶剂搅拌混合均匀得水相；在溶剂油中加入非离子乳化剂得到油相；将水相油相中混合乳化；将三聚氰胺‑甲醛预聚物水溶液滴加到乳化液中，反应得到三聚氰胺‑甲醛树脂包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；将所述微胶囊与化学敏化剂进行混合即得所述发泡剂。本发明提供的发泡剂通过采用微胶囊技术将促进剂包裹，使发泡剂由液态转化为固态，促进剂和敏化剂能够长期共存放置，不需现配现用，可以直接以固体形式加入到乳胶基质中用于炸药的发泡敏化。

Description

一种乳化炸药用发泡剂及其制备方法
技术领域
本发明属于乳化炸药技术领域，具体涉及一种乳化炸药用发泡剂及其制备方法。
背景技术
乳化炸药是将氧化剂的盐类水溶液均匀分散在油相中形成的一种含水炸药，乳化炸药具有优良的爆破性能和安全性能。乳化炸药发泡剂/敏化剂是乳化炸药的重要组分，发泡剂/敏化剂通过在乳胶基质中形成气泡，从而形成热点，激发乳化炸药爆炸；基于此，敏化技术会直接影响乳化炸药的爆轰性能和储存稳定性。发泡剂/敏化剂主要包括物理敏化和化学敏化两种，其中，化学敏化是采用化学敏化剂，例如亚硝酸钠和酸性的促进剂发生反应产生气体，从而在乳胶基质中进行发泡，提高炸药感度，化学敏化用于乳化炸药的敏化的优点是起爆感度高、爆轰性能好。但是，化学敏化所使用的反应原料亚硝酸钠和促进剂在储存过程中，需要严格注意不能将亚硝酸钠和促进剂混合，一旦混合，亚硝酸钠与促进剂混合产生放热反应，轻则使产品失效，重则引发现场火灾。因此，目前的炸药生产线上发泡剂溶液都是现配现用的，配制好的发泡剂溶液需要严格控制存储条件，避免引起发泡剂溶液全部失效或部分失效，导致无法准确匹配乳胶基质中发泡剂的使用量，易于导致发泡过度和发泡不足的情况，且发泡剂失效产生的大量有毒气体又会增加废气处理量。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种乳化炸药用发泡剂及其制备方法，本发明提供的发泡剂通过采用微胶囊技术将促进剂包裹，使发泡剂由液态转化为固态，促进剂和敏化剂能够长期共存放置，不需现配现用，且可以直接以固体形式加入到乳胶基质中用于炸药的发泡敏化，对乳胶基质的含水率影响很小。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种乳化炸药用发泡剂，所述发泡剂包括化学敏化剂以及含有酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
其中，所述微胶囊为采用以酸性促进剂和低沸点溶剂作为芯材，以三聚氰胺-甲醛树脂作为壁材经微胶囊包覆制备获得。
进一步地，所述敏化剂为亚硝酸钠、碳酸钠或者碳酸氢钠中的至少一种。
进一步地，所述促进剂为醋酸、柠檬酸和磷酸中的至少一种。
进一步地，所述低沸点溶剂为甲醇或乙醇。
本发明还提供一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，包括以下步骤：
1)微胶囊制备：在酸性促进剂中加入低沸点溶剂搅拌混合均匀得水相；在溶剂油中加入非离子乳化剂得到油相；在搅拌下，将水相加入到油相中混合乳化得到油包水型乳化液；将三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液滴加到所述油包水型乳化液中，于20-35℃下反应1-3h，得到三聚氰胺-甲醛树脂包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
2)混合：将所述微胶囊与化学敏化剂进行混合即得所述发泡剂。
进一步地，步骤1)所述溶剂油为液体石蜡；和/或所述非离子乳化剂为吐温80；和/或所述非离子乳化剂添加量为所述溶剂油质量的2％-10％。
进一步地，步骤1)所述酸性促进剂为质量浓度为5-20％的酸水溶液；和/或所述低沸点溶剂为甲醇；和/所述酸性促进剂与所述低沸点溶剂的质量之比为(1-4):1。
进一步地，步骤1)所述水相与所述油相的质量之比为(0.3-0.8):1。
进一步地，步骤1)所述三聚氰胺-甲醛预聚物的制备方法为：将三聚氰胺和甲醛溶液为反应原料，滴加三乙胺调节pH为7.5-8，在70-85℃下，搅拌反应1-2h得预聚物；
优选地，步骤1)所述三聚氰胺与甲醛溶液中甲醛的摩尔之比为1:(1.4-1.6)。
进一步地，所述步骤2)中所述微胶囊和所述化学敏化剂的质量之比为(0.5-2):1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的发泡剂通过采用微胶囊技术将酸性促进剂和低沸点的甲醇共同作为囊芯包裹，所述微胶囊与亚硝酸钠混合后作为发泡剂加入到较高温度的乳化基质中，乳化基质的温度通过囊壁的传导使微胶囊内部甲醇受热达到气化温度后，气态的甲醇将微胶囊冲破，其中的酸性促进剂与外部的亚硝酸钠接触引发反应，产生气泡，使乳化炸药发生敏化。此外，本发明选用三聚氰胺-甲醛树脂作为囊壁，使囊壁具有一定的强度且对化学品具有较好的抵抗能力，在储存的过程中，能够很好的保证内部的酸性促进剂不外泄，因此，包覆有酸性促进剂和甲醇的微胶囊能够和亚硝酸钠敏化剂长期共存放置，不需现配现用，可以直接以固体形式加入到乳胶基质中用于炸药的发泡敏化。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种乳化炸药用发泡剂，其按照以下方法制备：
1)含有酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
S1：在反应容器中加入三聚氰胺和30％甲醛溶液为反应原料，其中，三聚氰胺与甲醛溶液中甲醛的摩尔之比为1:1.5，原料加毕后，向其中滴加三乙胺调节pH为8，升温至80℃下，搅拌反应1.5h得三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液，备用；
S2：在质量浓度为15％乙酸水溶液中加入甲醇，其中，乙酸水溶液与甲醇按照质量之比为3:1添加，搅拌混合均匀得水相，备用；
S3：在液体石蜡中加入其质量5％的吐温80，混合均匀得油相，备用；
S4：在搅拌下，将S2水相加入到S3油相中，其中，水相与油相的质量之比为0.5:1，混合乳化15min得到油包水型乳化液；
S5：将S1中的三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液滴加到S4油包水型乳化液中，其中，三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液与乳化液的质量比按照10:2.5，滴加完毕后于30℃下反应2h，收集反应产物，经水洗和低温晾干得到三聚氰胺-甲醛树脂包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊。
2)乳化炸药用发泡剂的制备
将步骤1)中包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊与亚硝酸钠按照质量之比为1:1进行混合即得。
实施例2
本实施例提供一种乳化炸药用发泡剂，其按照以下方法制备：
1)含有酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
S1：在反应容器中加入三聚氰胺和30％甲醛溶液为反应原料，其中，三聚氰胺与甲醛溶液中甲醛的摩尔之比为1:1.5，原料加毕后，向其中滴加三乙胺调节pH为8，升温至80℃下，搅拌反应1.5h得三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液，备用；
S2：在质量浓度为10％磷酸水溶液中加入甲醇，其中，磷酸水溶液与甲醇按照质量之比为2:1添加，搅拌混合均匀得水相，备用；
S3：在液体石蜡中加入其质量6％的吐温80，混合均匀得油相，备用；
S4：在搅拌下，将S2水相加入到S3油相中，其中，水相与油相的质量之比为0.3:1，混合乳化15min得到油包水型乳化液；
S5：将S1中的三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液滴加到S4油包水型乳化液中，其中，三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液与乳化液的质量比按照10:2，滴加完毕后于30℃下反应2h，收集反应产物，经水洗和低温晾干得到三聚氰胺-甲醛树脂包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊。
2)乳化炸药用发泡剂的制备
将步骤1)中包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊与亚硝酸钠按照质量之比为0.5:1进行混合即得。
实施例3
本实施例提供一种乳化炸药用发泡剂，其按照以下方法制备：
1)含有酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
S1：在反应容器中加入三聚氰胺和30％甲醛溶液为反应原料，其中，三聚氰胺与甲醛溶液中甲醛的摩尔之比为1:1.5，原料加毕后，向其中滴加三乙胺调节pH为8，升温至80℃下，搅拌反应1.5h得三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液，备用；
S2：在质量浓度为10％乙酸水溶液中加入甲醇，其中，乙酸水溶液与甲醇按照质量之比为4:1添加，搅拌混合均匀得水相，备用；
S3：在液体石蜡中加入其质量10％的吐温80，混合均匀得油相，备用；
S4：在搅拌下，将S2水相加入到S3油相中，其中，水相与油相的质量之比为0.8:1，混合乳化15min得到油包水型乳化液；
S5：将S1中的三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液滴加到S4油包水型乳化液中，其中，三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液与乳化液的质量比按照10:3，滴加完毕后于30℃下反应2h，收集反应产物，经水洗和低温晾干得到三聚氰胺-甲醛树脂包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊。
2)乳化炸药用发泡剂的制备
将步骤1)中包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊与亚硝酸钠按照质量之比为2:1进行混合即得。
实施例4
本实施例提供一种乳化炸药用发泡剂，其按照以下方法制备：
1)含有酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
S1：在反应容器中加入三聚氰胺和30％甲醛溶液为反应原料，其中，三聚氰胺与甲醛溶液中甲醛的摩尔之比为1:1.5，原料加毕后，向其中滴加三乙胺调节pH为8，升温至80℃下，搅拌反应1.5h得三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液，备用；
S2：在质量浓度为20％乙酸水溶液中加入甲醇，其中，乙酸水溶液与甲醇按照质量之比为2:1添加，搅拌混合均匀得水相，备用；
S3：在液体石蜡中加入其质量8％的吐温80，混合均匀得油相，备用；
S4：在搅拌下，将S2水相加入到S3油相中，其中，水相与油相的质量之比为0.6:1，混合乳化15min得到油包水型乳化液；
S5：将S1中的三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液滴加到S4油包水型乳化液中，其中，三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液与乳化液的质量比按照10:2，滴加完毕后于30℃下反应2h，收集反应产物，经水洗和低温晾干得到三聚氰胺-甲醛树脂包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊。
2)乳化炸药用发泡剂的制备
将步骤1)中包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊与亚硝酸钠按照质量之比为0.8:1进行混合即得。
对照例
将亚硝酸钠、15％醋酸水溶液和水按照质量之比为4:1:10配制得到发泡剂溶液。
为了验证本发明提供的发泡剂对乳化炸药的敏化效果，按照以下方法制备乳化炸药并测试乳化炸药爆炸性能，按照质量份数，在10份水中，加入70份硝酸铵、7份硝酸钠和3份氯化钾，升温至90℃，得到水相；采用2份机油、微晶蜡1份和石蜡1份加热融化后，加入2份司盘80，混合均匀得油相，将油相和水相按照质量之比为1:9混合，在90℃下，搅拌转速为1500r/min下搅拌均匀得到乳胶基质，冷却至68℃，分别向乳化基质中加入实施例1-4和对照例制备的发泡剂(按照乳胶基质质量的0.5％添加)，搅拌混合均匀，保温发泡45min后，降温即得乳化炸药。对上述乳化炸药进行性能测试，结果见表1：
表1乳化炸药性能测试结果
Figure BDA0002873293490000071
由表1可知，利用本发明实施例1-4中制备获得的发泡剂，用于乳化炸药的敏化，制备获得的乳化炸药的爆炸性能优良，与对照例中的发泡剂的敏化效果相当。
取实施例1中的发泡剂分别放入4个密封容器中，分别置于10℃、20℃、30℃和40℃下保存30d后，再次按照上述方法制备乳化炸药并进行爆炸性能测试，结果如表2所示：
表2：不同温度存储30天后的发泡剂用于乳化炸药的应用结果
Figure BDA0002873293490000081
由表2可知，本发明实施例1中获得的发泡剂在10-40℃内保存30天后用于乳化炸药的敏化，其爆炸性能并没有明显影响。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种乳化炸药用发泡剂，其特征在于，所述发泡剂包括化学敏化剂以及含有酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
其中，所述微胶囊为采用以酸性促进剂和低沸点溶剂作为芯材，以三聚氰胺-甲醛树脂作为壁材经微胶囊包覆制备获得。
2.根据权利要求1所述一种乳化炸药用发泡剂，其特征在于，所述敏化剂为亚硝酸钠、碳酸钠或者碳酸氢钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种乳化炸药用发泡剂，其特征在于，所述促进剂为醋酸、柠檬酸和磷酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种乳化炸药用发泡剂，其特征在于，所述低沸点溶剂为甲醇。
5.权利要求1-4任一项所述一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)微胶囊制备：在酸性促进剂中加入低沸点溶剂搅拌混合均匀得水相；在溶剂油中加入非离子乳化剂得到油相；在搅拌下，将水相加入到油相中混合乳化得到油包水型乳化液；将三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液滴加到所述油包水型乳化液中，于20-35℃下反应1-3h，得到三聚氰胺-甲醛树脂包封酸性促进剂和低沸点溶剂的微胶囊；
2)混合：将所述微胶囊与化学敏化剂进行混合即得所述发泡剂。
6.根据权利要求5所述一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述溶剂油为液体石蜡；和/或所述非离子乳化剂为吐温80；和/或所述非离子乳化剂添加量为所述溶剂油质量的2％-10％。
7.根据权利要求5或6所述一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述酸性促进剂为质量浓度为5％-20％的酸水溶液；和/或所述低沸点溶剂为甲醇；和/所述酸性促进剂与所述低沸点溶剂的质量之比为(1-4):1。
8.根据权利要求5或6所述一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述水相与所述油相的质量之比为(0.3-0.8):1。
9.根据权利要求5或6所述一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液的制备方法为：将三聚氰胺和甲醛溶液为反应原料，滴加三乙胺调节pH为7.5-8，在70-85℃下，搅拌反应1-2h即得；
优选地，所述三聚氰胺与甲醛溶液中甲醛的摩尔之比为1:(1.4-1.6)。
10.根据权利要求5或6所述一种乳化炸药用发泡剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述微胶囊和所述化学敏化剂的质量之比为(0.5-2):1。
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