CN115074162B - 一种柴油基可燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油基可燃剂及其制备方法和应用,以工业白油或变压器油为主要原料,辅以壬基酚聚氧乙烯醚NP‑10、N‑(2‑羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙、偏氟乙烯、三氟氯乙烯、层状多孔磷酸钙、硫化硒锌纳米团簇,混合制成一种柴油基可燃剂。该可燃剂可用于硝铵炸药的制备,满足采煤作业需求,兼顾安全性和良好的爆炸性能。本发明的可燃剂可替代常用的柴油,可用于硝铵炸药的制备,所制成硝铵炸药爆炸性能好,安全可靠,适用于采煤作业。
Description
技术领域
本发明属于柴油基可燃剂技术领域,具体涉及一种柴油基可燃剂及其制备方法和应用。
背景技术
工业生产和日常生活所需煤炭都是通过采煤作业从地下或地表分离并运离现场,采煤作业可分为露天开采和地下开采两种方式,其中,接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采,埋藏较深的部分采用地下开采。在地下开采时,操作最方便、见效最快的方式就是使用炸药。
炸药能在极短时间内剧烈燃烧(即爆炸),是在一定的外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。一般情况下,炸药的化学及物理性质稳定,但不论环境是否密封,药量多少,甚至在外界零供氧的情况下,只要有较强的能量(起爆药提供)激发,炸药就会对外界进行稳定的爆轰式作功。炸药爆炸时,能释放出大量的热能并产生高温高压气体,对周围物质起破坏、抛掷、压缩等作用。
煤矿许用乳化炸药广泛应用于煤矿采煤爆破工程,特点是密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、临界直径小、起爆感度好,小直径情况下具有雷管敏感度。但在煤矿井下存在瓦斯与煤尘等危险易爆物,故在采煤作业中所使用的炸药,除了考虑其爆炸性能,还应特别注意炸药爆炸对井下易爆物的抑爆安全性。目前为了提高煤矿许用乳化炸药的安全性,通常采用的方法是在水相中加入无机碱金属盐类消焰剂,比如氯化钠、氯化钾、氯化铵等,以降低爆热和爆温。过往研究表明,消焰剂的含量越高,安全性越好,但是大量消焰剂的加入导致炸药的爆炸性能大大降低。
专利CN103130591B公开了一种高能型煤矿乳化炸药,包括下列原料:硝酸铵、硝酸钠、消焰剂、水、油相材料、有机活性材料和油包水型乳化剂;其中硝酸铵、硝酸钠、消焰剂和水组成了水相;其中油相材料、有机活性材料和油包水型乳化剂组成了油相。该专利技术的水相组分不含或含有少量(远低于现有技术要求的含量)氯化钠、氯化钾、氯化铵等无机碱金属盐类消焰剂,而主要靠在油相中添加自身含有能量、可参与炸药爆炸反应且具有高效能化学消焰作用的有机活性物质来保证炸药的安全性能。在一定程度上保证了爆炸性能,但是仍不理想。
专利申请CN112479794A公开了一种高性能乳化粒状铵油炸药的制备方法,包括以下步骤:S1、将水相和油相定量输送,经乳化后制得乳胶基质,所述乳胶基质与发泡剂混合快速敏化制得乳化炸药;S2、多孔粒状硝酸铵94~97%、柴油2~5%和防结块剂1~2%均匀混合,制得铵油炸药;S3、乳化炸药60~90%、铵油炸药10~40%均匀混合,制得高性能乳化粒状铵油炸药。通过本发明使炸药起爆更简单,由于高性能乳化粒状铵油炸药中乳化炸药成分较多,因此拥有雷管感度,可以用雷管直接引爆,无需起爆弹起爆,产品使用过程中便捷性更好。
专利CN101967074B公开了一种重铵油炸药,原料由多孔粒状硝酸铵和柴油的混合物、粉状铵油炸药以及抗水添加剂组成,各原料的重量份配比如下:多孔粒状硝酸铵和柴油的混合物1~100份;粉状铵油炸药1~100份;抗水添加剂0.5~1份。加工方法:启动立式混合器,在多孔粒状硝酸铵和柴油的混合物中加入抗水添加剂,再混合2~4分钟后加入粉状铵油炸药,将各原料充分混合均匀后出药,包装入库即可。该专利技术提高了重铵油炸药的流散性能,更加便于爆破过程中装药的操作,可用普通工业炸药药卷起爆,同时重铵油炸药密度和爆炸威力可调,有利于针对不同岩层的爆破。
但是上述专利技术均未很好地平衡安全性与爆炸性能之间的关系,这已经成为制约煤矿许用炸药发展的瓶颈。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种柴油基可燃剂、制备方法及应用,可用于硝铵炸药的制备,满足采煤作业需求,兼顾安全性和良好的爆炸性能。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种柴油基可燃剂,是由以下重量份的组分混合制成的:工业白油或变压器油85~93份,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 1~3份,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺0.8~2份,丁二酰亚胺2~5份,环烷酸钙3~5份,偏氟乙烯3~4份,三氟氯乙烯1~2份,层状多孔磷酸钙1~2份,硫化硒锌纳米团簇0.5~0.7份。
优选的,所述工业白油或变压器油的40℃运动粘度为3~11cSt。
优选的,所述层状多孔磷酸钙是以硝酸钙和磷酸氢二钾为原料,在质量浓度25~28%浓氨水的作用下反应得到。
进一步优选的,层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.5~0.7mol/L硝酸钙溶液并利用浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.5~0.7mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌5~6小时,停止搅拌,静置陈化35~40小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置10~12小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
优选的,所述硫化硒锌纳米团簇是以碱式碳酸锌、硒粉、硫粉为原料混合制成的。
进一步优选的,硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将碱式碳酸锌加入油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至305~315℃,保温搅拌20~30分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液,保温搅拌15~20s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得。
更进一步优选的,碱式碳酸锌、油酸的质量比为3.4:15~18,碱式碳酸锌与硒粉、硫粉的摩尔比为1:1:1。
更进一步优选的,所述的三辛基膦溶液是将硒粉和硫粉加入它们总重量4~5倍的三辛基膦中,超声波分散均匀而得,其中,硒粉和硫粉的摩尔比为1:1。
本发明中上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯中,超声波振荡分散均匀,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,再次超声波振荡分散均匀,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
优选的,步骤(1)中,乙酸乙酯的用量为偏氟乙烯重量的6~8倍。
优选的,步骤(1)中,两次超声波振荡的工艺条件相同,具体为:300~500W超声波振荡处理30~40分钟。
本发明中上述一种柴油基可燃剂在硝铵炸药制备中的应用。
优选的,以重量份计,所述硝铵炸药的制备方法如下:先将5份硝酸铵溶于水中配制成质量浓度80~82%硝酸铵水溶液,然后将硝酸铵水溶液加入95份可燃剂中,混合乳化,即得所述的硝铵炸药。
进一步优选的,乳化的工艺条件为:温度110~120℃,转速800~1000转/分钟,乳化时间5~7分钟。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明的可燃剂替代了常用的柴油,以工业白油或变压器油为主要原料,更加环保,符合当今社会的绿色环保要求。
壬基酚聚氧乙烯醚NP-10、N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺有利于各成分均匀分散,协同作用,促进完全燃烧,提高硝铵炸药的爆炸性能。环烷酸钙易燃粘稠,迅速参与到燃烧爆炸中,明显改善硝铵炸药的爆炸性能。偏氟乙烯、三氟氯乙烯可提供氟原子,与体系中的金属发生氧化还原反应,生成金属氟化物,同时释放大量热量,进一步促进燃烧、爆炸,从而改善硝铵炸药的爆炸性能。层状多孔磷酸钙是以硝酸钙和磷酸氢二钾为原料,在质量浓度25~28%浓氨水的作用下反应得到。层状多孔磷酸钙具微纳米结构,层状且多孔,具有良好的吸附效果,可对体系中的其他组分不断吸附并参与燃烧、爆炸反应,控制燃烧、爆炸节奏,更加安全,同时进一步改善爆炸性能。硫化硒锌纳米团簇是以碱式碳酸锌、硒粉、硫粉为原料混合制成的。硫化硒锌纳米团簇具纳米结构,可进一步增强层状多孔磷酸钙对安全性、爆炸性能的改善,同时,提供金属元素参与燃烧、爆炸反应,进一步改善硝铵炸药的爆炸性能。
2、本发明在制备时,先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯中,超声波振荡分散均匀,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,再次超声波振荡分散均匀,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得。
本发明的制备方法实现了硫化硒锌纳米团簇、层状多孔磷酸钙与偏氟乙烯、三氟氯乙烯的充分混合,作为具有负载效果的整体,后续与其他物料混合,大大改善了在工业白油或变压器油中的分散性,保证了产品的安全性和爆炸性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,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方式,都属于本发明保护的范围。
如无特殊说明外,本发明中所有商品均通过市场渠道购买。
实施例1
一种柴油基可燃剂,是由以下组分混合制成的:工业白油(40℃运动粘度为3cSt)85g,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 1g,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺0.8g,丁二酰亚胺2g,环烷酸钙3g,偏氟乙烯3g,三氟氯乙烯1g,层状多孔磷酸钙1g,硫化硒锌纳米团簇0.5g。
所述层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.5mol/L硝酸钙溶液并利用质量浓度25%浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.5mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌5小时,停止搅拌,静置陈化35小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置10小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
所述硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将3.4g碱式碳酸锌加入15g油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至305℃,保温搅拌20分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液(将硒粉和硫粉加入它们总重量4倍的三辛基膦中,超声波分散均匀而得),保温搅拌15s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得;碱式碳酸锌与硒粉、硫粉的摩尔比为1:1:1。
上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯(用量为偏氟乙烯重量的6倍)中,300W超声波振荡处理30分钟,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,300W超声波振荡处理30分钟,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
实施例2
一种柴油基可燃剂,是由以下组分混合制成的:变压器油(40℃运动粘度为11cSt)93g,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 3g,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺2g,丁二酰亚胺5g,环烷酸钙5g,偏氟乙烯4g,三氟氯乙烯2g,层状多孔磷酸钙2g,硫化硒锌纳米团簇0.7g。
所述层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.7mol/L硝酸钙溶液并利用质量浓度28%浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.7mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌6小时,停止搅拌,静置陈化40小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置12小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
所述硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将3.4g碱式碳酸锌加入18g油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至315℃,保温搅拌30分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液(将硒粉和硫粉加入它们总重量5倍的三辛基膦中,超声波分散均匀而得),保温搅拌20s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得;碱式碳酸锌与硒粉、硫粉的摩尔比为1:1:1。
上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯(用量为偏氟乙烯重量的8倍)中,500W超声波振荡处理40分钟,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,500W超声波振荡处理40分钟,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
实施例3
一种柴油基可燃剂,是由以下组分混合制成的:工业白油(40℃运动粘度为3cSt)93g,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 1g,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺2g,丁二酰亚胺2g,环烷酸钙5g,偏氟乙烯3g,三氟氯乙烯2g,层状多孔磷酸钙1g,硫化硒锌纳米团簇0.7g。
所述层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.5mol/L硝酸钙溶液并利用质量浓度28%浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.5mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌6小时,停止搅拌,静置陈化35小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置12小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
所述硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将3.4g碱式碳酸锌加入15g油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至315℃,保温搅拌20分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液(将硒粉和硫粉加入它们总重量5倍的三辛基膦中,超声波分散均匀而得),保温搅拌15s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得;碱式碳酸锌与硒粉、硫粉的摩尔比为1:1:1。
上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯(用量为偏氟乙烯重量的8倍)中,300W超声波振荡处理40分钟,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,300W超声波振荡处理40分钟,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
实施例4
一种柴油基可燃剂,是由以下组分混合制成的:变压器油(40℃运动粘度为11cSt)85g,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 3g,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺0.8g,丁二酰亚胺5g,环烷酸钙3g,偏氟乙烯4g,三氟氯乙烯1g,层状多孔磷酸钙2g,硫化硒锌纳米团簇0.5g。
所述层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.7mol/L硝酸钙溶液并利用质量浓度25%浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.7mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌5小时,停止搅拌,静置陈化40小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置10小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
所述硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将3.4g碱式碳酸锌加入18g油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至305℃,保温搅拌30分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液(将硒粉和硫粉加入它们总重量4倍的三辛基膦中,超声波分散均匀而得),保温搅拌20s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得;碱式碳酸锌与硒粉、硫粉的摩尔比为1:1:1。
上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯(用量为偏氟乙烯重量的6倍)中,500W超声波振荡处理30分钟,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,500W超声波振荡处理30分钟,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
实施例5
一种柴油基可燃剂,是由以下组分混合制成的:工业白油(40℃运动粘度为8cSt)90g,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 2g,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺1.5g,丁二酰亚胺3.5g,环烷酸钙4g,偏氟乙烯3.5g,三氟氯乙烯1.5g,层状多孔磷酸钙1.5g,硫化硒锌纳米团簇0.6g。
所述层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.6mol/L硝酸钙溶液并利用质量浓度27%浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.6mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌5.5小时,停止搅拌,静置陈化38小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置11小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
所述硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将3.4g碱式碳酸锌加入16g油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至310℃,保温搅拌25分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液(将硒粉和硫粉加入它们总重量4.5倍的三辛基膦中,超声波分散均匀而得),保温搅拌18s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得;碱式碳酸锌与硒粉、硫粉的摩尔比为1:1:1。
上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯(用量为偏氟乙烯重量的7倍)中,400W超声波振荡处理35分钟,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,400W超声波振荡处理35分钟,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
对比例1
一种柴油基可燃剂,是由以下组分混合制成的:工业白油(40℃运动粘度为3cSt)85g,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 1g,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺0.8g,丁二酰亚胺2g,环烷酸钙3g,偏氟乙烯3g,三氟氯乙烯1g,硫化硒锌纳米团簇0.5g。
所述硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将3.4g碱式碳酸锌加入15g油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至305℃,保温搅拌20分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液(将硒粉和硫粉加入它们总重量4倍的三辛基膦中,超声波分散均匀而得),保温搅拌15s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得;碱式碳酸锌与硒粉、硫粉的摩尔比为1:1:1。
上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯(用量为偏氟乙烯重量的6倍)中,300W超声波振荡处理30分钟,接着加入硫化硒锌纳米团簇,300W超声波振荡处理30分钟,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
对比例2
一种柴油基可燃剂,是由以下组分混合制成的:工业白油(40℃运动粘度为3cSt)85g,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 1g,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺0.8g,丁二酰亚胺2g,环烷酸钙3g,偏氟乙烯3g,三氟氯乙烯1g,层状多孔磷酸钙1g。
所述层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.5mol/L硝酸钙溶液并利用质量浓度25%浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.5mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌5小时,停止搅拌,静置陈化35小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置10小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
上述一种柴油基可燃剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯(用量为偏氟乙烯重量的6倍)中,300W超声波振荡处理30分钟,接着加入层状多孔磷酸钙,300W超声波振荡处理30分钟,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
分别将实施例1~5和对比例1-2所得可燃剂用于硝铵炸药的制备,具体方法如下:先将5g硝酸铵溶于水中配制成质量浓度81%硝酸铵水溶液,然后将硝酸铵水溶液加入95g可燃剂中,混合乳化,即得硝铵炸药。其中,乳化的工艺条件为:温度115℃,转速900转/分钟,乳化时间6分钟。
参考GB/T 18095-2000《乳化炸药》进行性能考察,具体指标包括爆速(GB/T13228-2015)、猛度(GB/T 12440-90)和做功能力(GB/T 12436-90)。
参考GB/T 18097-2000《煤矿许用炸药可燃气安全度实验方法及判定》进行硝铵炸药的安全度考察,具体指标为半数引火量。
考察结果见表1。
表1.硝铵炸药的性能考察和安全度考察结果
爆速(m/s) | 猛度(mm) | 做功能力(mL) | 半数引火量(g) | |
实施例1 | 3025 | 12.8 | 232 | 267 |
实施例2 | 3008 | 12.4 | 239 | 263 |
实施例3 | 3059 | 13.3 | 247 | 271 |
实施例4 | 3068 | 13.1 | 245 | 273 |
实施例5 | 3166 | 13.8 | 256 | 277 |
对比例1 | 2713 | 10.4 | 195 | 240 |
对比例2 | 2700 | 10.1 | 194 | 232 |
由表1可知,实施例1~5所得可燃剂制成的硝铵炸药,安全性好,且爆炸性能优异,可用于采煤作业。
对比例1略去层状多孔磷酸钙,对比例2略去硫化硒锌纳米团簇,所得可燃剂制成的硝铵炸药,安全性和爆炸性能均明显变差,说明层状多孔磷酸钙和硫化硒锌纳米团簇等协同作用,控制燃烧、爆炸进程,更加安全,并促进爆炸性能的改善。
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种柴油基可燃剂,其特征在于,是由以下重量份的组分制得:工业白油或变压器油85~93份,壬基酚聚氧乙烯醚NP-10 1~3份,N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺0.8~2份,丁二酰亚胺2~5份,环烷酸钙3~5份,偏氟乙烯3~4份,三氟氯乙烯1~2份,层状多孔磷酸钙1~2份,硫化硒锌纳米团簇0.5~0.7份;
所述层状多孔磷酸钙是以硝酸钙和磷酸氢二钾为原料,在质量浓度25~28%浓氨水的作用下反应得到;
层状多孔磷酸钙的制备方法如下:先将硝酸钙溶于水制成0.5~0.7mol/L硝酸钙溶液并利用浓氨水调节pH=10,将磷酸氢二钾溶于水制成0.5~0.7mol/L磷酸氢二钾溶液并利用浓氨水调节pH=10,然后将硝酸钙溶液逐滴滴加至磷酸氢二钾溶液中,在此过程中利用浓氨水控制体系pH=10,滴加完毕后搅拌5~6小时,停止搅拌,静置陈化35~40小时,弃上清得沉淀,再向沉淀中加入无水乙醇,搅拌混匀,静置10~12小时,离心取沉淀,水洗至中性,干燥,即得;其中,硝酸钙溶液与磷酸氢二钾溶液、无水乙醇的体积比为5:3:8。
2.根据权利要求1所述的一种柴油基可燃剂,其特征在于,所述工业白油或变压器油的40℃运动粘度为3~11cSt。
3.根据权利要求1所述的一种柴油基可燃剂,其特征在于,所述硫化硒锌纳米团簇是以碱式碳酸锌、硒粉、硫粉为原料混合制成的。
4.根据权利要求3所述的一种柴油基可燃剂,其特征在于,硫化硒锌纳米团簇的制备方法如下:先将碱式碳酸锌加入油酸中,在氮气气氛下搅拌加热至305~315℃,保温搅拌20~30分钟,接着加入硒粉和硫粉配制成的三辛基膦溶液,保温搅拌15~20s,迅速冷却至室温,离心取沉淀,即得。
5.一种权利要求1~4中任一项所述柴油基可燃剂的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)先将配方量的偏氟乙烯、三氟氯乙烯加入乙酸乙酯中,超声波振荡分散均匀,接着加入硫化硒锌纳米团簇和层状多孔磷酸钙,再次超声波振荡分散均匀,旋蒸除去乙酸乙酯,得到预混料;
(2)然后将配方量的壬基酚聚氧乙烯醚NP-10加入工业白油或变压器油中,搅拌分散均匀,接着加入配方量的N-(2-羟乙基)十二烷基酰胺、丁二酰亚胺、环烷酸钙和预混料,搅拌分散均匀,即得所述的一种柴油基可燃剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,乙酸乙酯的用量为偏氟乙烯重量的6~8倍;两次超声波振荡的工艺条件相同,具体为:300~500W超声波振荡处理30~40分钟。
7.一种权利要求1~4中任一项所述柴油基可燃剂在硝铵炸药制备中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,以重量份计,所述硝铵炸药的制备方法如下:先将5份硝酸铵溶于水中配制成质量浓度80~82%硝酸铵水溶液,然后将硝酸铵水溶液加入95份可燃剂中,混合乳化,即得所述的硝铵炸药。
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