CN114057530B - 一种乳化炸药动态稳定性促进剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乳化炸药动态稳定性促进剂，该动态稳定性促进剂由改性超支化聚酯和变性淀粉构成。该促进剂能显著提高乳化炸药在泵送、运输等过程中的动态稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及工业炸药技术领域，具体为一种乳化炸药动态稳定性促进剂。
背景技术
乳化炸药是我国主要的工业炸药产品之一，由于其生产方便、性能优越而且安全性好，近十年来其年产量一直占据工业炸药总产量的一半以上，在工业炸药中的地位十分重要。乳化炸药一般可分为包装乳化炸药、粉状乳化炸药和混装车乳化炸药三种类型。近年来，混装车乳化炸药的产量逐年上升，不同于包装乳化炸药和粉状乳化炸药，混装车乳化炸药不需长期储存，一般制备出来后即刻使用。但在使用前需要经过较长距离的泵送或运输过程，因此对其在泵送、运输中的动态稳定性要求很高。此外，鉴于近年来乳化炸药生产技术的革新，“静态乳化、静态敏化”技术的推广，使得包装乳化炸药在生产过程中的泵送距离、泵送时间不断增加，这要求包装乳化炸药也必须具备较高的动态稳定性。然而，目前的乳化炸药仍然主要依靠乳化剂来稳定其油包水型结构，例如：Span-80、聚异丁烯丁二酰亚胺以及两者的复配乳化剂。Span-80具有易成乳的特点，但所制备的乳化炸药稳定性较差。聚异丁烯丁二酰亚胺类乳化剂乳化能力较弱，虽能在一定程度上提高乳化炸药长期储存稳定性，但无法提高乳化炸药泵送过程的动态稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种乳化炸药动态稳定性促进剂，该促进剂可显著改善乳化炸药的动态稳定性。通过将改性超支化聚酯和变性淀粉复配形成动态稳定性促进剂，改性超支化聚酯能有效增强油膜的韧性、但不增加乳化炸药的泵送压力，变性淀粉可进一步提高油膜的强度，两者复配形成的促进剂可显著改善乳化炸药的动态稳定性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种乳化炸药动态稳定性促进剂，所述动态稳定性促进剂由改性超支化聚酯和变性淀粉构成，其中改性超支化聚酯和变性淀粉的质量比为1:8～10，所述改性超支化聚酯由端羟基超支化聚酯和氨基酸反应制得，所述端羟基超支化聚酯与氨基酸的摩尔比为1:1.5～1.8，所述端羟基超支化聚酯的数均分子量为1000～1300，羟基数为10～12，所述变性淀粉为酯化淀粉。
优选地，所述氨基酸是α氨基酸。
在具体实施例中，所述酯化淀粉的酸基是有机酸、无机酸或者其组合。
本发明还公开了一种制备乳化炸药动态稳定性促进剂的方法，所述方法包括如下步骤：
1)制备改性超支化聚酯：将氨基酸添加至端羟基超支化聚酯中反应获得氨基酸改性超支化聚酯；2)制备促进剂：向上述氨基酸改性超支化聚酯中添加变性淀粉，混合均匀，获得乳化炸药动态稳定性促进剂，其中改性超支化聚酯和变性淀粉的质量比为1:8～10，所述改性超支化聚酯由端羟基超支化聚酯和氨基酸反应制得，所述端羟基超支化聚酯与氨基酸的摩尔比为1:1.5～1.8，所述端羟基超支化聚酯的数均分子量为1000～1300，羟基数为10～12，所述变性淀粉为酯化淀粉。
本发明进一步提供了一种乳化炸药，所述乳化炸药包含如上所述的乳化炸药动态稳定性促进剂或者根据上述制备方法制得的乳化炸药动态稳定性促进剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)该动态稳定性促进剂制备工艺简单，原料易得、环保，便于推广普及。(2)该动态稳定性促进剂，少量加入到乳化炸药中即能提高炸药的动态稳定性，不影响乳化炸药的生产成本。(3)该动态稳定性促进剂能有效提高乳化炸药的动态稳定性和爆炸性能。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种乳化炸药动态稳定性促进剂，该促进剂可显著改善乳化炸药的动态稳定性。
本发明公开的乳化炸药动态稳定性促进剂由改性超支化聚酯和变性淀粉构成。
其中，
所述改性超支化聚酯经由端羟基超支化聚酯和有机酸反应制得；
所述端羟基超支化聚酯数均分子量为1000～1300；
所述端羟基超支化聚酯的羟基数为10～12；
端羟基超支化聚酯和有机酸的摩尔比为1:1.5～1.8。
所述有机酸是氨基酸，例如选自茶氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸中的任一种或多种；
所述变性淀粉是酯化淀粉，酯化淀粉的酸基可以是有机酸，也可以是无机酸，例如本文所用的变性淀粉可以是选自辛烯基琥珀酸淀粉钠、硬脂酸淀粉酯和磷酸酯淀粉中的任一种或多种；
变性淀粉和改性超支化聚酯的质量比为1:8～10。
本发明还公开了一种乳化炸药，其包含如上所述的动态稳定性促进剂。
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不局限于所述的实施例。
实施例一：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为10)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.5mol的茶氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到茶氨酸改性超支化聚酯1。
取800g茶氨酸改性超支化聚酯1，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g辛烯基琥珀酸淀粉钠，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂1。
实施例二：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为10)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.8mol的茶氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到茶氨酸改性超支化聚酯2。
取1000g茶氨酸改性超支化聚酯2，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g辛烯基琥珀酸淀粉钠，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂2。
实施例三：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为10)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.65mol的茶氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到茶氨酸改性超支化聚酯3。
取900g茶氨酸改性超支化聚酯3，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g辛烯基琥珀酸淀粉钠，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂3。
实施例四：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1300，羟基数为10)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.5mol的茶氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到茶氨酸改性超支化聚酯4。
取800g茶氨酸改性超支化聚酯4，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g硬脂酸淀粉酯，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂4。
实施例五：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1100，羟基数为10)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.7mol的茶氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到茶氨酸改性超支化聚酯5。
取800g茶氨酸改性超支化聚酯5，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g磷酸酯淀粉，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂5。
实施例六：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为12)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.7mol的茶氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到茶氨酸改性超支化聚酯6。
取800g茶氨酸改性超支化聚酯6，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g辛烯基琥珀酸淀粉钠，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂6。
实施例七：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为11)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.7mol的茶氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到茶氨酸改性超支化聚酯7。
取800g茶氨酸改性超支化聚酯7，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g磷酸酯淀粉，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂7。
实施例八：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为11)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.7mol的谷氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到谷氨酸改性超支化聚酯8。
取800g谷氨酸改性超支化聚酯8，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g辛烯基琥珀酸淀粉钠，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂8。
实施例九：
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为11)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.8mol的天门冬氨酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到天门冬氨酸改性超支化聚酯9。
取800g天门冬氨酸改性超支化聚酯9，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g硬脂酸淀粉酯，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂9。
对比例1：
采用油酸改性端羟基超支化聚酯，其余条件和实施例1相同。
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为1000，羟基数为10)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.5mol的油酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到油酸改性超支化聚酯10。
取800g油酸改性超支化聚酯1，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g辛烯基琥珀酸淀粉钠，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂10。
对比例2：
仅采用实施例1中制备的茶氨酸改性超支化聚酯1作为促进剂，不添加变性淀粉。
对比例3：
采用高分子量、高羟基数的端羟基超支化聚酯，其余条件和实施例1相同。
将1mol端羟基超支化聚酯(数均分子量为2400，羟基数为20)放入反应釜中，加热至100℃，加入1.5mol的油酸，将反应体系温度进一步升高至170℃，抽真空反应10h，得到油酸改性超支化聚酯11。
取800g油酸改性超支化聚酯1，搅拌下加热至70℃，向其中加入100g辛烯基琥珀酸淀粉钠，继续搅拌3h混合均匀，形成促进剂11。
将本发明的动态稳定性促进剂添加入乳化炸药中，通过考察乳化基质在螺杆泵泵送压后硝酸铵析出量的变化，以及乳化炸药经泵送后爆炸性能的变化，来评价促进剂对于乳化炸药动态稳定性的作用效果。乳化炸药配方如表一，乳化基质粘度、硝酸铵析出量以及乳化炸药爆速的变化如表二。
表一：乳化炸药配方
表二：乳化炸药及其基质经泵送后AN析出量、爆速的变化
表二中乳化基质、乳化炸药经泵送后的硝酸铵析出量和爆速变化结果说明，添加促进剂能显著提高乳化炸药的动态稳定性，即使在较低的乳化转速下，添加促进剂也能有效提高乳化炸药的动态稳定性。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
最后所要说明的是：以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种乳化炸药动态稳定性促进剂，其特征在于，所述动态稳定性促进剂由改性超支化聚酯和变性淀粉构成，
其中改性超支化聚酯和变性淀粉的质量比为1:8~10，
所述改性超支化聚酯由端羟基超支化聚酯和氨基酸反应制得，所述端羟基超支化聚酯与氨基酸的摩尔比为1:1.5~1.8，所述端羟基超支化聚酯的数均分子量为1000~1300，羟基数为10~12，
所述变性淀粉为酯化淀粉，所述酯化淀粉是选自辛烯基琥珀酸淀粉钠、硬脂酸淀粉酯和磷酸酯淀粉中的任一种或多种。
2.如权利要求1所述的乳化炸药动态稳定性促进剂，其特征在于，所述氨基酸是α氨基酸。
3.一种制备乳化炸药动态稳定性促进剂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1）制备改性超支化聚酯：将氨基酸添加至端羟基超支化聚酯中反应获得氨基酸改性超支化聚酯；
2）制备促进剂：向上述氨基酸改性超支化聚酯中添加变性淀粉，混合均匀，获得乳化炸药动态稳定性促进剂，
其中改性超支化聚酯和变性淀粉的质量比为1:8~10，所述改性超支化聚酯由端羟基超支化聚酯和氨基酸反应制得，所述端羟基超支化聚酯与氨基酸的摩尔比为1:1.5~1.8，所述端羟基超支化聚酯的数均分子量为1000~1300，羟基数为10~12，所述变性淀粉为酯化淀粉，所述酯化淀粉是选自辛烯基琥珀酸淀粉钠、硬脂酸淀粉酯和磷酸酯淀粉中的任一种或多种。
4.如权利要求3所述的制备乳化炸药动态稳定性促进剂的方法，其特征在于，所述氨基酸是α氨基酸。
5.一种乳化炸药，其特征在于，所述乳化炸药包含如权利要求1~2中任一项所述的乳化炸药动态稳定性促进剂或者根据权利要求3~4中任一项所述的制备方法制得的乳化炸药动态稳定性促进剂。
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