CN1228283C - 改良了的硝酸铵用膨松剂 - Google Patents
改良了的硝酸铵用膨松剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1228283C CN1228283C CN 03117765 CN03117765A CN1228283C CN 1228283 C CN1228283 C CN 1228283C CN 03117765 CN03117765 CN 03117765 CN 03117765 A CN03117765 A CN 03117765A CN 1228283 C CN1228283 C CN 1228283C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- agent
- ammonium nitrate
- loosening
- agents
- modified
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Fireproofing Substances (AREA)
Abstract
本发明提供用以制备膨化硝铵炸药主体原料轻质膨松硝酸铵的改性膨松剂。其特征在于：该膨松剂由发泡剂、晶控剂、防潮剂、阻燃剂、抗水剂和调质剂等组成。是为了解决前人研制的硝铵膨松剂，在实际使用中热分解温度低、抗水性不良、流散性差及与乳化剂不相容等缺陷。特点是本发明添加入高热容耐热剂，确保生产使用安全；选用不对称结构阴离子表面活性剂作晶控剂，防止乳化炸药基质破乳；引入低HLB值(亲水—亲油平衡值)的非表面活性剂，提高膨松硝酸铵的抗水性；并加入高密度调质剂，改善了制品流散性能。本发明膨松剂亦可在制备松散性结晶硝铵中有效的应用。
Description
本发明涉及一种用于改善工业炸药主成份氧化剂硝酸铵性能的表面活性剂，特别是一种制备轻质、多微孔、多气泡膨松硝酸铵的膨松剂。该膨松剂由发泡剂
晶控剂、防潮剂、阻燃剂、抗水剂和调质剂组成。
工业炸药是现代化建设中矿山爆破、资源采掘和工程建设等不可缺少的能源。从二十世纪五十年代中期开始，工业炸药品种有惊人的发展，由Oblsson和Narrbein发明的以硝酸铵为主体组份的粉状硝铵炸药，由于制造工艺简单、成本低廉，所以至今一直是工业炸药的主要品种，并广泛应用。但这类炸药主要缺点是组份中含有较大量剧毒组份梯恩梯(含量≥11％)，而且硝酸铵易吸湿结块，缺乏抗水性，使工业炸药在贮存和使用中随之易吸湿结块，影响爆炸性能，甚至失效。
90年代初期，中国专利ZL91 1 07051.6(1991)研制成功含膨松硝酸铵、不含梯恩梯的无梯膨化硝铵炸药，为粉状硝铵炸药的发展开辟了一条新途径。为制备轻质、孔隙多的膨松硝酸铵的需求，近年来中国许多科技人员，在探索寻求改善硝酸铵膨化性能的表面活性剂领域，进行了大量的研究工作，发展了一系列硝酸铵用膨松剂。
中国专利ZL 91 1 07051.6(1991)，移植了日本专利7650898(1978)的多级胺阳离子表面活性剂及其真空析晶干燥技术，制得了膨松硝酸铵，但该膨化材料的成本昂贵，对膨化工艺要求严格，制得的膨松硝酸铵易发硬、孔隙少和抗水性能不良；中国专利ZL97 1 07202.7(1997)提出了含多级胺和脂肪酸组成的复合结晶改性剂作膨松剂，改善了制品的抗水性，但仍存在热性能差等缺陷；后来市场推出一些含有大量无机盐的膨化材料，不但使用效果不良，而且添加用量太大，在膨化过程中易发生堵料等技术问题；中国专利(专利受理号00113070.6，2000)和中国专利(专利受理号02113572.X，2002)的发明人，提出了采用阴阳两类表面活性剂组成的复合膨松剂，制得了热性能优良、贮存期长的低密度膨松硝酸铵，而且将发明的膨松剂在制备松散性结晶硝酸铵中作抗硬化剂应用。但是仍然存在膨松硝酸铵流散性不良、在结晶机中制得的松散性结晶硝酸铵与常用乳化剂失水三梨醇单油酸酯(Span-80)不相容等二个弊病。因此，膨松剂在应用过程的流散性和稳定性成为急待解决的技术难题。
本发明的目的在于克服技术背景的不足，设计提供一种综合性能优良的膨松剂，不但其本身具有良好的热稳定性、使用安全性和成本低廉；而且要使制得的膨松硝酸铵具有良好的抗水性和流散性；以及作为结晶硝酸铵的抗硬化剂应用时，不致引起乳化炸药的基质破乳。
本发明构思：设计一个组元性能互补、能克服上述技术背景不足的多元复合膨松剂体系，旨在使硝酸铵溶液和膨松剂混合物，在真空析晶干燥条件下，制得一种均匀多孔隙结构、防潮抗水性好的轻质膨松硝酸铵颗粒分子模型。为此，该复合膨松剂必须由发泡剂、晶控剂、防潮剂、阻燃剂、抗水剂和调质剂组成。组成中防潮剂主要起防潮作用，在范德华力作用下，防潮的熔融态有机憎水剂在硝铵表面形成一层有机憎水薄膜，阻止环境湿气的侵入，还能改善制品的外观商品性；发泡剂为阳离子表面活性剂或碱性无机发泡材料，它除了在膨松剂体系与硝酸铵混合过程中起湿润、渗透和分散作用外，它主要使硝酸铵在膨化罐内真空减压析晶过程中，晶体得到适量的“微气泡”和“孔隙”，提高硝酸铵的自敏化特性，因而使不含梯恩梯敏化剂的工业粉状炸药能良好起爆；具有高热容的阻燃剂，能提高复合膨松剂体系和膨松硝酸铵的耐热性，确保生产、贮运安全；抗水剂主要作用是在膨松硝酸铵表面均匀地复盖一层低表面能的抗水物质，使膨化硝铵炸药不易被水湿润，确保膨化硝铵炸药的药卷浸水后殉爆距离符合技术指标，在需抗水爆破作业中使用合格；其中调质剂和晶控剂的设计最为关键：调质剂的作用是使膨松硝酸铵的结构安定，具有螯合性能的调质材料能在硝酸铵分子内形成内环，保护膨松硝酸铵具有适中的硬度，从而提高轻质膨松硝酸铵微孔结构的稳定性，亦提高膨化硝铵炸药的装药密度和提高炸药在炮眼装药时的流动性能；晶控剂的作用基于以下机理：由于采用了活性基团与硝酸铵分子中铵离子在结构和外形上相似的阴离子表面活性剂，在硝酸铵相变点附近控制硝酸铵晶形的不可逆变化或滞缓变化，以保持膨松硝酸铵具有松散性良好的稳定晶形和提高硝酸铵的相变点。本发明作者发现：前人采用作为晶控剂的对称结构萘磺酸盐萘环上的磺酸钠与乳化剂Span-80不相容，可使乳化基质由油包水(W/O)变为水包油型(O/W)，使已乳化的乳化液中的油珠易失去保护膜，发生聚结而破乳。本发明构思是采用不对称结构的阴离子表面活性剂作晶控剂，其主要功能为：此类表面活性剂萘环上-SO3Na和母体萘环具有极大亲和力，故与常用乳化剂Span-80难以化学反应，因而可保持硝酸铵的水相体系与油相的相容性，防止了乳化基质破乳。
根据上述构思：设计一个组元性能互补的多元复合膨松剂体系；起增加“微气泡”作用的发泡剂必须采用带长链的烷基胺盐、季铵盐类阳离子表面活性剂或磷酸氢钙等碱性膨松材料；起晶控作用且不致引起乳化炸药基质破乳的晶控剂，必须采用含极性基-COOH、-SO4H、-SO3H、-PO4H的不对称平面构型的阴离子表面活性剂；防潮剂采用低熔点易成膜材料，这类材料是：十八醇、聚乙二醇、虫胶、长链脂肪酸及其盐类、乙基纤维素、聚酯等；阻燃剂采用高热容、难燃烧和抑烟的有机或无机功能化助剂，这类物质是：硫酸钾、氯化铵、三氧化二锑、十溴二苯醚、六溴环十二烷、磷酸三苯酯等；抗水剂采用低HLB值(亲水-亲油平衡值)或低表面能的非表面活性剂，这类物质是：凡士林、沥青、石蜡、蜂蜡、鲸蜡、乙基氢化氧硅烷、油类、复合蜡、卵磷酯等；调质剂采用高密度、流动性良好的无机盐或螯合材料，这类物质是：氯化钙、硫酸钙、乳酸钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸-内酯、乙二胺四乙酸二钠等。
本发明复合膨松剂的组成(质量％)为：
30～75发泡剂：辛基三甲基氯化铵或十八烷胺醋酸盐或磷酯氢钙或十二烷基硫酸三乙醇胺
5～15晶控剂：苄基萘磺酸钠或二丁基萘磺酸钠或丁二酸二仲辛酯磺酸钠或脂肪酸甲酯磺酸钠
5～20防潮剂：癸二酸或硬脂酸或聚乙烯蜡或聚乙二醇
1～5阻燃剂：六溴环十二烷或氯化石蜡或十溴二苯醚或三氧化二锑
10～20抗水剂：复合蜡或鲸蜡或沥青或卵磷酯
4～10调质剂：乙二胺四乙酸二钠或氯化钙或葡萄糖酸-内酯或石膏粉。
本发明改良了的硝酸铵用膨松剂最佳组成(质量为％)为：
55发泡剂：辛基三甲基氯化铵
10晶控剂：苄基萘磺酸钠
10防潮剂：癸二酸
3阻燃剂：六溴环十二烷
15抗水剂：复合蜡
7调质剂：乙二胺四乙酸二钠
本发明与现有技术相比具有如下的优点：
1成功地将阴阳两类表面活性剂同时引入膨松剂组成，并添加入高热容阻燃剂和抗水剂，使膨松剂的综合性能更加完善，在实际生产使用过程更加安全可靠。
2采用不对称结构阴离子表面活性剂作为抗破乳晶控剂，有效地阻止了对乳化炸药基质破乳效应，扩大了本发明的实际应用范围。
3本发明组成中引入了调质螯合剂，使表面粗糙结构的膨松硝酸铵的流散性明显改善。
4应用制备膨松硝酸铵时，用量少，效果显著，生产成本低廉，经济性优良。
5本发明无论采用间断或连续混合、膨化装置，在真空减压下析晶干燥，均能可靠制得比表面大、孔隙多、防湿性能好、流散性和热稳定性优良的轻质膨松硝酸铵。
6本发明适于工业化生产，易加工成薄片状固体，易操作加料；亦易粉碎加工成粉状膨松剂，易实现加料连续化和自动化。
实施例
1按如下的最佳配方(质量％)实施：
55发泡剂：辛基三甲基氯化铵
10晶控剂：苄基萘磺酸钠
10防潮剂：癸二酸
3阻燃剂：六溴环十二烷
15抗水剂：复合蜡
7调质剂：乙二胺四乙酸二钠
本发明的制造：将按比例称量好的癸二酸等六种原料，同时装入带有搅拌装置和测温系统的夹套不锈钢或搪瓷反应釜中，用蒸汽加热至90～100℃下搅拌保温20～25min，出料、冷却凝固成棕褐色固体块状物；然后采用滚筒制片机或小型BF-100I型制片机加工成0.5～1.0mm厚的薄片状膨松剂。
利用本发明，采用间断法溶解和膨化装置的真空减压析晶干燥工艺实施(硝酸铵浓度为90％～92％，添加浓度为硝酸铵质量的0.10％～0.15％，溶解温度为120～130℃，膨化时结晶机真空度为0.09±0.005MPa，真空干燥时间为10～15min)，制成的轻质膨松硝酸铵，外观洁白，膨松性和流散性良好。经检测：水份为0.05％，堆密度为0.36～0.43g/cm3，细度(过40目筛)为92％，吸油率为56％。
2按如下组成(质量％)实施：
75发泡剂：十八烷胺醋酸盐
5晶控剂：二丁基萘磺酸钠
5防潮剂：硬脂酸
1阻燃剂：氯化石蜡
10抗水剂：鲸蜡
4调质剂：氯化钙
本发明制造参照实施例1。
利用本发明，并采用由中国专利ZL97 2 36298.3提供的连续膨化硝铵装置和膨化硝铵连续管道法混药装置：即连续膨化后的膨松硝酸铵，经破碎通过定量进料螺旋进入三料预混器，复合油通过油泵喷入三料预混器内与膨松硝酸铵混合，再与从计量螺旋进入的木粉混合；其质量配比为：膨松硝酸铵92％、复合油4.0％、木粉4.0％，约8～10min在管道内混制成无梯岩石膨化硝铵炸药，并贮存六个月复测其爆炸性能，检测结果参见表1。
表1 制品技术性能
| 性能参数 | 由本发明制成的无梯岩石膨化硝铵炸药实测值 | 贮存六个月复测性能 | 技术指标 |
| 水分，％药卷密度，g/cm3殉爆距离，cm爆速，m/s猛度，mm | 0.130.868342015.70 | 0.200.856338515.0 | ≤0.30.8～1.0≥4≥3200≥12 |
从表1可见：利用本发明制成的无梯岩石膨化硝铵炸药，在贮存期内药卷保持松软，爆炸性能稳定。
3按如下组成(质量％)实施：
60发泡剂：磷酸氢钙
8晶控剂：丁二酸二仲辛酯磺酸钠
12防潮剂：聚乙烯蜡
2阻燃剂：十溴二苯醚
12抗水剂：沥青
6调质剂：葡萄糖酸-内酯
本发明制造参照实施例1。
利用本发明，并采用膨化硝铵炸药连续混合装置，制成煤矿许用无梯膨化硝铵炸药(质量配比为：膨化硝酸铵73.6％、木粉3.2％、复合蜡3.2％、食盐20.0％)，产品性能与制式3号煤矿铵梯炸药性能的对比结果，参见表2。
表2 制品技术性能
| 例子类别 | 试样名称 | 数据来源 | 水分，％ | 药卷密度，g/cm3 | 殉爆距离，cm | 爆速，m/s | 猛度，mm | |
| 浸水前 | 浸水后 | |||||||
| 比较例实施例参考例 | 3号煤矿铵梯炸药3号煤矿无梯膨化硝铵炸药3号煤矿铵梯炸药 | 对比试样本发明制品GB12437 | 0.200.16≤0.3 | 1.00.950.9-1.10 | 57≥4 | 36≥3 | 27003180≥2600 | 1214≥10 |
4按如下组成(质量％)实施：
30发泡剂：十二烷基硫酸三乙醇胺
15晶控剂：脂肪酸甲酯磺酸钠
20防潮剂：聚乙二醇
5阻燃剂：三氧化二锑
20抗水剂：卵磷酯
10调质剂：石膏粉
本发明制造参照实施例1。
利用本发明，作为不破乳抗硬化剂应用实施如下：
首先利用本发明制造松散性结晶硝酸铵：在结晶机内负压下汲入浓度为90％～92％的硝酸铵母液约800kg，在搅拌下升温至120℃，快速抽真空，应在1～2min内真空度达到0.09MPa，真空析晶干燥5～6min，后破真空，停止搅拌下加入计量1.2kg熔融态的本发明膨松剂，在机内搅拌热混4～6min，在搅拌下出料；制品通过皮带输送，经过一个全长约30m螺旋输送冷却装置，硝酸铵物料在螺旋浆叶的推进下，经过物料的翻动和热交换散热，使制品在70℃以下包装，即可制得松散性优良的抗硬化结晶硝酸铵。
利用上述制备方法制成的含有本发明的松散性结晶硝酸铵，与硝酸钠、水、尿素(质量配比为：松散性结晶硝酸铵71.8％、硝酸钠5.2％、水11.3％、尿素1.9％)，组成乳化炸药分散水相，加热到95～100℃，在搅拌下渐渐加入至含乳化剂Span-80的已乳化均匀的连续油相中(油相质量配比为：凡士林0.5％、石蜡0.6％、地蜡0.5％、机油1.0％、Span-802.2％)，且加热至95～100℃，结果此乳化炸药基质保持透明状，乳化液稳定；用此乳化炸药基质经敏化、装药等工序制成的乳化炸药，经检测：其爆速为4800～5000m/s，猛度为18mm，殉爆距离为10cm。5按本发明制造方法制得的四个改良了的硝酸铵用膨松剂制品，采用热分析仪，对本发明实施例制品进行了差热-热重联动分析(TGA-DTA法)，检测结果参见表3。
表3 TGA-DTA试验结果
| 例子类别 | 试样名称 | 数据来源 | 初始热分解温度，TOC | 最终热分解温度，TEC | 测试日期 |
| 比较例参考例实1施2例34 | 膨化剂膨化剂岩石型膨松剂抗水型膨松剂膨松剂不破乳膨松剂 | ZL91107051.6对比测试本发明制品本发明制品本发明制品本发明制品 | 114.39108.87150.80146.84149.45165.56 | 323.29335.71430.84494.42468.09380.44 | 2002.62002.72002.72002.112002.112002.12 |
从表3可见：本发明制品比前人制品的耐热性优良，特别是本发明制品的初始热分解温度高于制造膨松硝铵的工艺温度(120～130℃)，故生产使用过程安全。
Claims (2)
1一种用以制备膨化硝铵炸药主原料轻质、多微孔、多气泡膨松硝酸铵的改性膨松剂，其特征在于该膨松剂由发泡剂、晶控剂、防潮剂、阻燃剂、抗水剂和调质剂组成，其组分按质量％为：
30～75 发泡剂
5～15 晶控剂
5～20 防潮剂
1～5 阻燃剂
10～20 抗水剂
4～10 调质剂
其中发泡剂选自辛基三甲基氯化铵或十八烷胺醋酸盐或磷酸氢钙或十二烷基硫酸三乙醇胺之一种；晶控剂选自苄基萘磺酸钠或二丁基萘磺酸钠或二丁酸二仲辛酯磺酸钠或脂肪酸甲酯磺酸钠之一种；防潮剂选自癸二酸或硬脂酸或聚乙烯蜡或聚乙二醇之一种；阻燃剂选自六溴环十二烷或氯化石蜡或十溴二苯醚或三氧化二锑之一种；抗水剂选自复合蜡或鲸蜡或沥青或卵磷酯之一种；调质剂选自乙二胺四乙酸二钠或氯化钙或葡萄糖酸-内酯或石膏粉之一种。
2 根据权利要求1所述的改良了的硝酸铵用膨松剂，其特征在于其组分按质量％为：
55 发泡剂：辛基三甲基氯化铵；
10 晶控剂：苄基萘磺酸钠；
10 防潮剂：癸二酸；
3 阻燃剂：六溴环十二烷；
15 抗水剂：复合蜡；
7 调质剂：乙二胺四乙酸二钠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03117765 CN1228283C (zh) | 2003-04-28 | 2003-04-28 | 改良了的硝酸铵用膨松剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03117765 CN1228283C (zh) | 2003-04-28 | 2003-04-28 | 改良了的硝酸铵用膨松剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1443732A CN1443732A (zh) | 2003-09-24 |
| CN1228283C true CN1228283C (zh) | 2005-11-23 |
Family
ID=27814971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03117765 Expired - Fee Related CN1228283C (zh) | 2003-04-28 | 2003-04-28 | 改良了的硝酸铵用膨松剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1228283C (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102132713B (zh) * | 2010-01-27 | 2013-01-30 | 广州市食品工业研究所有限公司 | 一种无铝泡打粉 |
| CN102336618A (zh) * | 2010-07-27 | 2012-02-01 | 新时代(济南)民爆科技产业有限公司 | 一种膨化硝铵炸药液混膨化剂 |
| CN102311296B (zh) * | 2011-08-08 | 2013-06-12 | 太原海力丰科技发展有限公司 | 高稳定性不破乳结晶硝铵用抗硬化剂 |
| CN102311297A (zh) * | 2011-08-24 | 2012-01-11 | 湖北天神实业股份有限公司 | 改性膨化硝铵炸药 |
| CN102503741B (zh) * | 2011-10-14 | 2013-09-18 | 殷海权 | 高吸油率松散性多孔粒状硝铵用水溶性成孔剂 |
| CN102603441A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 谢斌 | 一种膨化硝铵炸药用膨化剂 |
| CN110218133B (zh) * | 2019-06-29 | 2020-10-16 | 美钻石油钻采系统工程（上海）有限公司 | 一种炸药及其制备方法和应用 |
| CN111470925A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-07-31 | 西安近代化学研究所 | 一种含能材料模拟物 |
-
2003
- 2003-04-28 CN CN 03117765 patent/CN1228283C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1443732A (zh) | 2003-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2067985C1 (ru) | Суспензия водорастворимого полимера и способ ее получения | |
| CA1228233A (en) | Explosive compositions | |
| US4710248A (en) | Emulsion explosive composition | |
| CN1228283C (zh) | 改良了的硝酸铵用膨松剂 | |
| NO871041L (no) | Fast sprengstoffblanding, samt fremgangsmaate for fremstilling av en slik. | |
| GB2122983A (en) | Emulsion explosive composition | |
| CN1107663C (zh) | 高稳定性和耐高热的硝铵松散剂 | |
| CN107200670A (zh) | 一种低爆速乳化炸药及其应用 | |
| US3356547A (en) | Water-in-oil explosive emulsion containing organic nitro compound and solid explosive adjuvant | |
| CA2225155C (en) | Particulate urea with mineral filler incorporated for hardness | |
| US4764230A (en) | Explosive composition | |
| CN1280973A (zh) | 低密度雪花硝酸铵及其制备方法 | |
| US4398976A (en) | Water-in-oil emulsion explosive composition | |
| CN1192003C (zh) | 改良了的硝铵松散剂 | |
| JP2000502656A (ja) | ガス発生組成物及びガス化方法 | |
| CN102603441A (zh) | 一种膨化硝铵炸药用膨化剂 | |
| CN1163410C (zh) | 硝酸铵膨化剂 | |
| JPH058136B2 (zh) | ||
| CA2163682A1 (en) | Microemulsion and oil soluble gassing system | |
| US4434017A (en) | Explosive composition | |
| CN1137071C (zh) | 一种利用抗硬化剂制备松散性结晶硝酸铵的方法 | |
| WO1996026158A1 (en) | Manufacturing method for porous ammonium nitrate | |
| CN1303042C (zh) | 高能无梯粉状炸药及其制备方法 | |
| US3301724A (en) | Detonatable compositions comprising metal nitrates and mononitroparaffins | |
| CN102311296B (zh) | 高稳定性不破乳结晶硝铵用抗硬化剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Guangdong Dazhong Agriculture Science Co., Ltd. Assignor: Yin Haiquan Contract record no.: 2010440001401 Denomination of invention: Improved ammonium nitrate leavening agent Granted publication date: 20051123 License type: Exclusive License Open date: 20030924 Record date: 20100926 |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20051123 Termination date: 20110428 |