CN114152708A - 一种乳化炸药稳定性的表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化炸药稳定性的表征方法，属于乳化炸药性能检测技术领域。所述表征方法是通过检测乳化炸药中乳胶基质的析晶率来表征乳胶基质的抗破坏性能力，从而来表征乳化炸药的稳定性。本发明方法能快速、准确的表征出乳化炸药的稳定性，操作便捷，检测时间短，检测效率高，不仅能表征包装乳化炸药的稳定性，还能表征现场混装乳化炸药的稳定性。

Description

一种乳化炸药稳定性的表征方法

技术领域

本发明涉及一种乳化炸药稳定性的表征方法，属于乳化炸药性能检测技术领域。

背景技术

乳化炸药是指在乳化剂的乳化作用下，采用乳化技术，在乳化设备中形成W/O型的乳胶基质，并加以敏化剂敏化的爆炸性混合物。它是以硝酸铵、硝酸钠等氧化剂盐的过饱和溶液为分散相，以油溶性或非水溶性的可燃组分(如碳氢燃料)为连续相，通过乳化技术使分散相的微小液滴均匀分散在连续相中，形成一种油包水型的工业炸药。自其被发明以来，由于其具有优良的爆炸性能、良好的抗水性、灵活的配方可选择性、良好的安全性等优异性能得到了广泛的应用。

乳化炸药的稳定性通常是指乳化炸药在一定时间内，常温存储条件下，保持其物理状态不发生改变，爆炸性能没有明显缩减的能力，它是评价乳化炸药性能的一项重要指标。目前表征乳化炸药储存稳定性的方法主要有自然储存法和高低温循环法。

自然储存法是表征乳化炸药稳定性最直接、最客观的方法，不同的乳化炸药在常温下进行自然储存试验，通过对比就可以评价其性能的优劣，但是该方法受自然环境条件的影响较大，并且试验周期较长；高低温循环法是在极端条件下，通过十几个冷热循环对乳化炸药进行破坏，再检测其性能指标来表征乳化炸药的储存稳定性，但高低温循环试验仅能说明温度极端变化对乳化炸药储存稳定性的影响，不能直观预测其真正的储存稳定性，因此以上两种方法都无法满足企业生产的需要，而且上述两种方法仅适用于包装乳化炸药。而对于现场混装乳化炸药，则是通过抗颠簸性能试验来表征其稳定性，抗颠簸性能试验是通过模拟现场运输过程中对混装乳化炸药基质的破坏性来评价其稳定性。

对于乳化炸药的生产企业来说，尚无一种统一的方法来评估包装乳化炸药和现场混装乳化炸药的稳定性，在乳化炸药生产线产能日益增大的形势下，已无法满足他们生产的需要。

发明内容

有鉴于此，针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种乳化炸药稳定性的表征方法，该方法能快速、准确的表征出乳化炸药的稳定性，操作便捷，检测时间短，检测效率高，不仅能表征包装乳化炸药的稳定性，还能表征现场混装乳化炸药的稳定性。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案提供了一种乳化炸药稳定性的表征方法,它是通过检测乳化炸药中乳胶基质的分散相析晶率来表征乳胶基质的抗破坏性能力，从而来表征乳化炸药的稳定性。

乳化炸药是指在乳化剂的乳化作用下，采用乳化技术，在乳化设备中形成W/O型的乳胶基质，并加以敏化剂敏化的爆炸性混合物。乳胶基质的分散相为硝酸铵、硝酸钠等氧化剂含氧酸盐的水溶液，连续相为油溶性或非水溶性的可燃组分(其中包含乳化剂)，氧化剂水溶液以微细液滴的形式和可燃组分混合均匀而紧密接触，并通过W/O型乳化剂在内外相界面形成的界面膜来取得很好的抗水性，以防油水两相发生分层、破乳现象，使炸药爆轰的激发和传递易于进行。

乳化炸药的稳定性通常是指乳化炸药在一定时间内，常温存储条件下，保持其物理状态不发生改变，爆炸性能没有明显缩减的能力。其本质就是连续相油膜包裹水相的抗破坏能力，连续相油膜抗破坏能力越强，乳化炸药的储存稳定性也越高。因此本发明通过检测乳化炸药中乳胶基质的抗破坏性能力来表征乳化炸药的稳定性，理论上是可行的。而乳胶基质的抗破坏性能力可以通过检测乳化炸药中乳胶基质的分散相析晶率来表征。

上述乳胶基质的分散相析晶率包括乳胶基质的硝酸铵析晶率，所述乳胶基质的硝酸铵析晶率的检测方法是通过高速离心机的离心力作用，破坏乳胶基质稳定性后，利用硝酸铵与甲醛的反应机理(甲醛法)来检测乳胶基质的硝酸铵析晶率。

硝酸铵与定量的甲醛(HCHO)反应生成六亚甲基四胺(C₆H₁₂N₄)和与硝酸铵等摩尔量的HNO₃,用已知摩尔浓度的NaOH标准溶液滴定生成的HNO₃即可测得硝酸铵的含量。甲醛法测定硝酸铵含量的反应方程式如下：

4NH₄NO₃+6HCHO→(CH₂)₆N₄+4HNO₃+6H₂O

HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O

上述检测乳胶基质的硝酸铵析晶率的甲醛法具体包括以下步骤：

(1)取5～10g离心后的乳胶基质均匀涂抹在玻片上，并放入装有300ml蒸馏水的烧杯中，放入60℃水浴中恒温30min得待测试液；

(2)吸取30ml待测试液于锥形瓶中，向锥形瓶中加入30ml甲醛含量为25％的中性甲醛试液，摇匀并静置5～10min，再滴加2～3滴酚酞试剂后用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴至粉红色，30s内不褪色结束滴定，记录NaOH标准溶液的滴定用量；

(3)为了减小误差，平行测定三次，根据三次NaOH标准溶液滴定用量的算数平均值来计算乳胶基质的硝酸铵析晶率。

上述硝酸铵析晶率按以下公式计算：

ω(NH₄NO₃)＝(V×C×0.08004×300)÷(m×30)

上式中：

ω—硝酸铵析晶率，％；

V—NaOH标准溶液的滴定体积，mL；

C—NaOH标准溶液的摩尔浓度，mol/L；

m—所用乳胶基质的重量，g；

0.08004—与1mL NaOH标准溶液等摩尔的硝酸铵质量(以克表示)。

进一步的，本发明所提供的乳化炸药稳定性的表征方法具体包括以下步骤：

(1)将80～100g乳胶基质装入高速离心机试管中，在5000～15000r/min条件下离心20～40min；

(2)取5～10g离心后的乳胶基质均匀涂抹在玻片上，并放入装有300ml蒸馏水的烧杯中，放入60℃水浴中恒温30min得待测试液；

(3)吸取30ml待测试液于锥形瓶中，向锥形瓶中加入30ml甲醛含量为25％的中性甲醛试液，摇匀并静置5～10min，再滴加2～3滴酚酞试剂后用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴至粉红色，30s内不褪色结束滴定，记录NaOH标准溶液的滴定用量；

(4)平行测定三次，根据三次NaOH标准溶液滴定用量的算数平均值来计算硝酸铵的析晶率。

优选的是，当表征包装乳化炸药的乳胶基质的抗破坏性能力时，本发明所提供的表征方法具体包括以下步骤：

(1)将80g乳胶基质装入高速离心机试管中，在10000～15000r/min条件下离心30～40min；

(2)采用上述的甲醛法步骤来检测硝酸铵的析晶率。

优选的是，当表征现场混装乳化炸药的乳胶基质的抗破坏性能力时，本发明所提供的表征方法具体包括以下步骤：

(1)将100g乳胶基质装入高速离心机试管中，在5000～10000r/min条件下离心20～30min；

(2)采用上述的甲醛法步骤来检测硝酸铵的析晶率。

与现有技术相比，本发明方法的有益效果为：

(1)本发明方法通过离心作用，对乳胶基质油膜产生破坏甚至使油膜破裂，将包裹在连续相中的分散相(硝酸铵、硝酸钠等氧化剂盐)析出，通过测定分散相的析出率来表征其抗破坏性能力。本发明方法直接将乳胶基质装入离心机试管中进行离心，无其他试剂或破乳剂的加入对乳胶基质的抗破坏性能力造成影响，检测数据更加稳定可靠；

(2)本发明采用甲醛法来检测乳胶基质的硝酸铵析晶率，方法简单易操作，检测结果准确稳定；

(3)本发明提供的方法能快速、准确的表征出乳化炸药的稳定性，操作便捷，检测时间短，检测效率高，不仅能表征包装乳化炸药的稳定性，还能表征现场混装乳化炸药的稳定性，适于企业发展的需要。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。但是应当理解，这些说明只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明下述实施例中所用原材料如无特别说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。

实施例一：包装乳化炸药的稳定性检测试验

一、乳胶基质的制备

(1)水相(93.5％)：硝酸铵78.5％、硝酸钠3％、水12％

(2)油相(6.5％)：油相A/油相B/油相C

(3)将100-105℃的水相分别与90-95℃油相A/油相B/油相C按比例(水相：油相＝93.5％：6.5％)通过泵送同时进入乳化器中乳化，然后获得乳胶基质A、乳胶基质B、乳胶基质C。

二、乳胶基质的抗破坏性能力检测

试验例1-1：取80g的乳胶基质A装入高速离心机试管中，在10000r/min条件下离心40min；

试验例1-2：取80g的乳胶基质B装入高速离心机试管中，在10000r/min条件下离心40min；

试验例1-3：取80g的乳胶基质C装入高速离心机试管中，在10000r/min条件下离心40min；

试验例1-1.1：取80g的乳胶基质A装入高速离心机试管中，在15000r/min条件下离心30min；

试验例1-2.1：取80g的乳胶基质B装入高速离心机试管中，在15000r/min条件下离心30min；

试验例1-3.1：取80g的乳胶基质C装入高速离心机试管中，在15000r/min条件下离心30min；

试验例1-1.2：取80g的乳胶基质A装入高速离心机试管中，在12000r/min条件下离心35min；

试验例1-2.2：取80g的乳胶基质B装入高速离心机试管中，在12000r/min条件下离心35min；

试验例1-3.2：取80g的乳胶基质C装入高速离心机试管中，在12000r/min条件下离心35min；

采用甲醛法分别检测上述试验例中硝酸铵的析晶率。

甲醛法的具体步骤为：

(1)取10g离心后的乳胶基质均匀涂抹在玻片上，并放入装有300ml蒸馏水的烧杯中，放入60℃水浴中恒温30min得待测试液；

(2)吸取30ml待测试液于锥形瓶中，向锥形瓶中加入30ml甲醛含量为25％的中性甲醛试液，摇匀并静置5～10min，再滴加2～3滴酚酞试剂后用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴至粉红色，30s内不褪色结束滴定，记录NaOH标准溶液的滴定用量；

(3)平行测定三次，根据三次NaOH标准溶液滴定用量的算数平均值来计算乳胶基质中硝酸铵的析晶率。

硝酸铵析晶率按以下公式计算：

ω(NH₄NO₃)＝(V×C×0.08004×300)÷(m×30)

上式中：

ω—硝酸铵析晶率，％；

V—NaOH标准溶液的滴定体积，mL；

C—NaOH标准溶液的摩尔浓度，0.1mol/L；

m—所用乳胶基质的重量，10g；

0.08004—与1mL NaOH标准溶液等摩尔的硝酸铵质量(以克表示)。检测结果见下表1。

表1.包装乳化炸药基质析晶率

三、高低温循环试验法评估乳化炸药的稳定性

将制备的乳胶基质A、乳胶基质B、乳胶基质C分别在相同条件下进行敏化发泡，得到直径32mm，重量300g的乳化炸药A、乳化炸药B、乳化炸药C。将乳化炸药进行高低温循环试验(试验条件：在高温50℃下保存8h，再在低温-40℃保存16h，作为一个循环)，检测结果见表2。

表2.包装乳化炸药高低温循环试验性能检测结果

四、常温自然储存法评估乳化炸药的稳定性

将乳化炸药A、乳化炸药B、乳化炸药C进行常温自然储存，检测结果见表3。

表3.包装乳化炸药自然储存试验性能检测结果

通过表1可以看出乳胶基质A、B、C通过高速离心机的离心力作用后，硝酸铵的析晶率大小为：乳胶基质B＜乳胶基质A＜乳胶基质C，通过硝酸铵析晶率表征出的乳化炸药基质的抗破坏性能力的结果分别为：乳胶基质B＞乳胶基质A＞乳胶基质C，该结果与表2(高低温循环试验)、表3(自然储存试验)所得出的乳化炸药的稳定性结论相同。

实施例二：现场混装乳化炸药的稳定性检测试验

一、乳胶基质的制备

(1)水相(93.5％)：硝酸铵73.5％、硝酸钠5％、水15％

(2)油相(6.5％)：油相D/油相E/油相F

(3)将80-85℃的水相分别与60-65℃油相D/油相E/油相F按比例(水相：油相＝93.5％：6.5％)通过泵送同时进入乳化器中乳化，然后获得乳胶基质D、乳胶基质E、乳胶基质F。

二、乳胶基质的抗破坏性能力检测

试验例2-1：取100g的乳胶基质D装入高速离心机试管中，在10000r/min条件下离心20min；

试验例2-2：取100g的乳胶基质E装入高速离心机试管中，在10000r/min条件下离心20min；

试验例2-3：取100g的乳胶基质F装入高速离心机试管中，在10000r/min条件下离心20min；

试验例2-1.1：取100g的乳胶基质D装入高速离心机试管中，在5000r/min条件下离心30min；

试验例2-2.1：取100g的乳胶基质E装入高速离心机试管中，在5000r/min条件下离心30min；

试验例2-3.1：取100g的乳胶基质F装入高速离心机试管中，在5000r/min条件下离心30min；

试验例2-1.2：取100g的乳胶基质D装入高速离心机试管中，在8000r/min条件下离心25min；

试验例2-2.2：取100g的乳胶基质E装入高速离心机试管中，在8000r/min条件下离心25min；

试验例2-3.2：取100g的乳胶基质F装入高速离心机试管中，在8000r/min条件下离心25min；

采用甲醛法分别检测上述试验例中硝酸铵的析晶率。

甲醛法的具体步骤为：

(1)取10g离心后的乳胶基质均匀涂抹在玻片上，并放入装有300ml蒸馏水的烧杯中，放入60℃水浴中恒温30min得待测试液；

(2)吸取30ml待测试液于锥形瓶中，向锥形瓶中加入30ml甲醛含量为25％的中性甲醛试液，摇匀并静置5～10min，再滴加2～3滴酚酞试剂后用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴至粉红色，30s内不褪色结束滴定，记录NaOH标准溶液的滴定用量；

(3)平行测定三次，根据三次NaOH标准溶液滴定用量的算数平均值来计算乳胶基质中硝酸铵的析晶率。

硝酸铵析晶率按以下公式计算：

ω(NH₄NO₃)＝(V×C×0.08004×300)÷(m×30)

上式中：

ω—硝酸铵析晶率，％；

V—NaOH标准溶液的滴定体积，mL；

C—NaOH标准溶液的摩尔浓度，0.1mol/L；

m—所用乳胶基质的重量，10g；

0.08004—与1mL NaOH标准溶液等摩尔的硝酸铵质量(以克表示)。

检测结果见下表4。

表4.现场混装乳化炸药基质析晶率

三、抗颠簸试验法评估乳胶基质的抗破坏性

分别称取10kg乳胶基质D、乳胶基质E、乳胶基质F进行抗颠簸试验(试验条件：频率400r/min，振动时间6h)，检测结果见表5。

表5现场混装乳胶基质抗颠簸试验对比

通过表4可以看出乳胶基质D、E、F通过高速离心机的离心力作用后，硝酸铵的析晶率大小为：乳胶基质D＜乳胶基质E＜乳胶基质F，通过硝酸铵析晶率表征出的乳化炸药基质的抗破坏性能力的结果分别为：乳胶基质D＞乳胶基质E＞乳胶基质F，该结果与表5中经过抗颠簸试验所得出结论相同。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种乳化炸药稳定性的表征方法,其特征在于：以乳化炸药中乳胶基质的抗破坏性能力来表征乳化炸药的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种乳化炸药稳定性的表征方法，其特征在于：所述乳胶基质的抗破坏性能力用乳胶基质的分散相析晶率来表征。

3.根据权利要求2所述的一种乳化炸药稳定性的表征方法，其特征在于：所述乳胶基质的分散相析晶率包括乳胶基质的硝酸铵析晶率。

4.根据权利要求3所述的一种乳化炸药稳定性的表征方法，其特征在于：所述乳胶基质的硝酸铵析晶率利用硝酸铵与甲醛的反应机理来检测，具体包括以下步骤：

(1)取5～10g离心后的乳胶基质均匀涂抹在玻片上，并放入装有300ml蒸馏水的烧杯中，放入60℃水浴中恒温30min得待测试液；

(2)吸取30ml待测试液于锥形瓶中，向锥形瓶中加入30ml甲醛含量为25％的中性甲醛试液，摇匀并静置5～10min，再滴加2～3滴酚酞试剂后用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴至粉红色，30s内不褪色结束滴定，记录NaOH标准溶液的滴定用量作为计算数据；

(3)根据公式ω＝(V×C×0.08004×300)÷(m×30)计算硝酸铵析晶率；

上式中：ω为硝酸铵析晶率，％；V为NaOH标准溶液的滴定用量，mL；C为NaOH标准溶液的摩尔浓度，mol/L；m为所用乳胶基质的重量，g；

300表示待测试液的总体积，30表示滴定实验用待测试液的体积；

0.08004表示与1mL NaOH标准溶液等摩尔的以克表示的硝酸铵质量。

5.根据权利要求4所述的一种乳化炸药稳定性的表征方法，其特征在于：所述计算数据采用三次平行测定得到的NaOH标准溶液滴定用量的算数平均值。

6.根据权利要求1所述的一种乳化炸药稳定性的表征方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)将80～100g乳胶基质装入高速离心机试管中，在5000～15000r/min条件下离心20～40min；

(2)采用权利要求4或权利要求5所述的方法来检测乳胶基质的硝酸铵析晶率。

7.根据权利要求1所述的一种乳化炸药稳定性的表征方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)将80g乳胶基质装入高速离心机试管中，在10000～15000r/min条件下离心30～40min；

(2)采用权利要求4或权利要求5所述的方法来检测乳胶基质的硝酸铵析晶率。

8.根据权利要求1所述的一种乳化炸药稳定性的表征方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将100g乳胶基质装入高速离心机试管中，在5000～10000r/min条件下离心20～30min；

(2)采用权利要求4或权利要求5所述的方法来检测乳胶基质的硝酸铵析晶率。