RU2652714C1 - Universal emulsifier of inverted emulsions - Google Patents
Universal emulsifier of inverted emulsions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652714C1 RU2652714C1 RU2017125618A RU2017125618A RU2652714C1 RU 2652714 C1 RU2652714 C1 RU 2652714C1 RU 2017125618 A RU2017125618 A RU 2017125618A RU 2017125618 A RU2017125618 A RU 2017125618A RU 2652714 C1 RU2652714 C1 RU 2652714C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vegetable oils
- emulsion
- emulsifier
- products
- fatty acid
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B23/00—Compositions characterised by non-explosive or non-thermic constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
- C09K23/14—Derivatives of phosphoric acid
Abstract
Description
Изобретение относится к эмульгаторам обратных эмульсий «вода в масле», которые применяют при получении промышленных эмульсионных взрывчатых веществ.The invention relates to emulsifiers of inverse emulsions "water in oil", which are used in the manufacture of industrial emulsion explosives.
Промышленные эмульсионные взрывчатые вещества (ПЭВВ) представляют собой высококонцентрированные обратные эмульсии водных растворов нитратных солей в углеводородном горючем, полученные с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ) - эмульгаторов, и сенсибилизированные газовыми пузырьками или полыми микросферами.Industrial emulsion explosives (PEVV) are highly concentrated reverse emulsions of aqueous solutions of nitrate salts in hydrocarbon fuels, obtained using surface-active substances (surfactants) - emulsifiers, and sensitized with gas bubbles or hollow microspheres.
Технологические и детонационные характеристики ПЭВВ зависят от целого ряда факторов: состава и концентрации дисперсной фазы (раствора нитратных солей), природы дисперсионной среды, технологии эмульгирования, природы сенсибилизатора и т.д. Однако определяющим фактором, обеспечивающим «срок жизни» эмульсий, является химическая природа и физико-химические свойства применяемых эмульгаторов.The technological and detonation characteristics of PEVV depend on a number of factors: the composition and concentration of the dispersed phase (solution of nitrate salts), the nature of the dispersion medium, the technology of emulsification, the nature of the sensitizer, etc. However, the determining factor that ensures the "life" of emulsions is the chemical nature and physico-chemical properties of the emulsifiers used.
В мировой практике наибольшее применение для получения обратных эмульсий ПЭВВ нашли моноолеат сорбитана и аддукты полиизобутилена и ангидридов кислот [Колганов Е.В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества: монография / Е.В. Колганов, В.А. Соснин. - Кн. 1 Составы и свойства. - Дзержинск: ГосНИИ "Кристалл", 2009. - С. 142].In world practice, sorbitan monooleate and adducts of polyisobutylene and acid anhydrides have found the greatest application for obtaining inverse emulsion of PEVV [Kolganov E.V. Emulsion industrial explosives: monograph / E.V. Kolganov, V.A. Sosnin. - Prince 1 Compositions and properties. - Dzerzhinsk: State Research Institute "Crystal", 2009. - S. 142].
Опыт применения различных эмульгаторов показал, что для получения наливных ПЭВВ, как правило, достаточно использовать неполярные ПАВ на основе сорбитановых эфиров жирных и смоляных кислот, например моноолеат сорбитана. Однако получаемые эмульсии недостаточно устойчивы к кристаллизации при длительном хранении и низких температурах.Experience in the use of various emulsifiers has shown that to obtain bulk PEVV, as a rule, it is sufficient to use non-polar surfactants based on sorbitan esters of fatty and resin acids, for example, sorbitan monooleate. However, the resulting emulsions are not sufficiently resistant to crystallization during prolonged storage and low temperatures.
Полимерные эмульгаторы на основе аминопроизводных полиизобутилен янтарного ангидрида обеспечивают высокую устойчивость эмульсионной фазы в течение длительного времени. Однако они не всегда могут быть использованы при высокоскоростных нагрузках в аппаратах эмульгирования статического действия и последующей гомогенизации из-за тенденции к разрушению эмульсии.Polymeric emulsifiers based on amino derivatives of polyisobutylene succinic anhydride provide high stability of the emulsion phase for a long time. However, they can not always be used under high-speed loads in static emulsification and subsequent homogenization devices due to the tendency to the destruction of the emulsion.
Одной из причин этого явления является медленная диффузия больших молекул такого эмульгатора (М=1100-2500 г/моль) к вновь создаваемой границе раздела фаз.One of the reasons for this phenomenon is the slow diffusion of large molecules of such an emulsifier (M = 1100-2500 g / mol) to the newly created phase boundary.
В связи с этим для получения высокостабильных эмульсий в патенте RU 2317281 (МПК С06В 23/00, B01F 17/46; опубл. 20.02.2008), являющимся наиболее близким из числа известных к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату, эмульгирующий состав для эмульсионных взрывчатых веществ содержит масло индустриальное, эмульгатор и стабилизатор, при этом в качестве эмульгатора использованы продукты конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с аминопроизводными, либо смесь аминированного и исходного алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида, либо продукты конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с аминопроизводными и эфиры жирных кислот таллового масла или жирных кислот фракции С12-С16 с полиатомным спиртом, либо смесь аминированного и исходного алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида и эфиры жирных кислот таллового масла или жирных кислот фракции С12-С16 с полиатомным спиртом, взятые в количестве, обеспечивающем проявление синергетического эффекта, возникающего при смешивании поверхностно-активных веществ, а в качестве стабилизатора эмульсии - полиизобутилен молекулярной массы 500-2000.In this regard, to obtain highly stable emulsions in the patent RU 2317281 (IPC С06В 23/00, B01F 17/46; publ. 02/20/2008), which is the closest emulsion composition to the claimed technical solution and the achieved result, emulsifying composition for emulsion explosives it contains industrial oil, an emulsifier and a stabilizer, while the products of condensation of alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride with amino derivatives, or a mixture of aminated and starting alkenyl- (poly butylene) succinic anhydride, or condensation products of alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride with amino derivatives and fatty acid esters of tall oils or fatty acids of the C12-C16 fraction with polyhydric alcohol, or a mixture of aminated and starting alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride fatty acid esters of tall oil or fatty acids of the C12-C16 fraction with a polyhydric alcohol, taken in an amount that provides a synergistic effect when mixing surface-active substances, and as stabilizer of emulsions - polyisobutylene of molecular weight 500-2000.
Эмульсии на основе смесевых эмульгаторов, выбранных из числа продуктов конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с аминопроизводными в сочетании с неполимерным эмульгатором, довольно легко образуются, однако, как показывают экспериментальные исследования, устойчивость таких эмульсий к кристаллизации значительно ниже по сравнению с эмульсиями на полимерных эмульгаторах. Существенная разница в устойчивости особенно заметна при пониженных температурах.Emulsions based on mixed emulsifiers selected from the condensation products of alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride with amino derivatives in combination with a non-polymer emulsifier are quite easy to form, however, experimental studies have shown that the stability of such emulsions to crystallization is significantly lower compared to emulsions on polymer emulsifiers. A significant difference in stability is especially noticeable at low temperatures.
Для устранения выявленного недостатка в состав углеводородной фазы вводят стабилизаторы, способные существенно замедлять процесс кристаллизации компонентов водного раствора солей-окислителей.To eliminate the identified deficiency, stabilizers are introduced into the hydrocarbon phase, which can significantly slow down the crystallization of the components of the aqueous solution of oxidizing salts.
Предложенный эмульгирующий состав показал свою эффективность при получении обратной эмульсии на основе водного раствора смеси аммиачной и натриевой селитры. По результатам циклического темперирования количество образовавшихся кристаллов солей после 10 циклов не превышало 16%, что соответствует 6 месяцам хранения. Однако хорошо известно, что смесь аммиачной и натриевой селитр гораздо устойчивее к кристаллизации, чем монораствор аммиачной селитры, температура кристаллизации которого примерно на 20°С выше.The proposed emulsifying composition has been shown to be effective in preparing a reverse emulsion based on an aqueous solution of a mixture of ammonia and sodium nitrate. According to the results of cyclic tempering, the number of salt crystals formed after 10 cycles did not exceed 16%, which corresponds to 6 months of storage. However, it is well known that a mixture of ammonia and sodium nitrate is much more resistant to crystallization than a mono-solution of ammonium nitrate, whose crystallization temperature is about 20 ° C higher.
При этом именно на монорастворе аммиачной селитры получают ПЭВВ с наиболее высокой скоростью детонации. Однако реализация повышенных детонационных параметров указанных ПЭВВ возможна только при высокой дисперсности эмульсии и длительном сохранении ее устойчивости к кристаллизации.At the same time, it is on a mono-solution of ammonium nitrate that they produce PEVV with the highest detonation velocity. However, the implementation of the increased detonation parameters of these SEWS is possible only with a high dispersion of the emulsion and long-term preservation of its resistance to crystallization.
Существенной характеристикой качества эмульсии является также ее водоустойчивость при нахождении заряда в обводненных скважинах (например, в условиях Лебединского ГОКа - до 21 суток).An essential characteristic of the quality of an emulsion is its water resistance when a charge is found in flooded wells (for example, under the conditions of Lebedinsky GOK - up to 21 days).
Задачей предлагаемого технического решения является совершенствование эмульгирующих составов для производства ПЭВВ, обеспечивающее получение эмульсий с высокой степенью дисперсности (1-3 мкм), сохраняющейся длительное время, устойчивостью к кристаллизации и высокой водостойкостью.The objective of the proposed technical solution is to improve the emulsifying compositions for the production of PEVV, providing emulsions with a high degree of dispersion (1-3 microns), which lasts a long time, resistance to crystallization and high water resistance.
Технический результат достигается тем, что в универсальном эмульгаторе обратных эмульсий, содержащем индустриальное масло, смесь продуктов конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с аминопроизводными и аддуктов жирных кислот, взятых в количестве, обеспечивающем проявление синергетического эффекта, возникающего при смешивании поверхностно-активных веществ, и стабилизатор эмульсии, в качестве аддуктов жирных кислот используют алкилоламиды жирных кислот растительных масел, а в качестве стабилизатора - гидрофобизированные продукты гидратации растительных масел, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved by the fact that in a universal reverse emulsion emulsifier containing industrial oil, a mixture of condensation products of alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride with amino derivatives and fatty acid adducts taken in an amount that provides a synergistic effect when mixing surface-active substances , and the emulsion stabilizer, fatty acid adducts use vegetable oil fatty acid alkylolamides, and hydrophobic acid as a stabilizer these products of hydration of vegetable oils, in the following ratio of components, wt. %:
При этом в качестве аминопроизводных, применяемых при конденсации с алкенил-(полиизобутилен)-янтарным ангидридом, а также получении алкилоламидов жирных кислот растительных масел используют моно- и диэтаноламины. А в качестве гидрофобизированных продуктов гидратации растительных масел используют фосфатидный концентрат либо лецитин жидкий, обработанные 2-этилгексановой кислотой в мольном соотношении 1:1 при температуре 70-80°С.At the same time, mono- and diethanolamines are used as amino derivatives used in condensation with alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride, as well as in the production of fatty acid alkylolamides of vegetable oils. And as hydrophobized products of hydration of vegetable oils, a phosphatide concentrate or liquid lecithin treated with 2-ethylhexanoic acid in a molar ratio of 1: 1 at a temperature of 70-80 ° C is used.
В качестве продукта конденсации использовали продукт взаимодействия алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с моноэтаноламином или диэтаноламином, которые обеспечивают максимальную устойчивость обратной эмульсии на основе монораствора NH4NO3 к кристаллизации [Kovalchuk K. Factors influencing the crystallisation of highly concentrated water-in-oil emulsions: A DSC study. / K. Kovalchuk, I. Masalova // S. Afr. j. sci. [online, ISSN 19967489]. - 2012. - vol. 108, n. 3-4. - P. 1-5].As the condensation product, the product of the interaction of alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride with monoethanolamine or diethanolamine, which provide maximum resistance to reverse emulsion based on NH 4 NO 3 mono-solution to crystallization, was used [Kovalchuk K. Factors influencing the crystallization of highly concentrated water-in- oil emulsions: A DSC study. / K. Kovalchuk, I. Masalova // S. Afr. j. sci. [online, ISSN 19967489]. - 2012 .-- vol. 108, n. 3-4. - P. 1-5].
Такое влияние алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с моноэтаноламином на кристаллизацию объясняется снижением энергии системы в результате кулоновского взаимодействия цвиттер-ионной лиофильной группы продукта и ионами аммония [Ganguly S. Surfactant - electrolyte interactions in concentrated water-in-oil emulsions: FT-IR spectroscopic and low - temperature differential scanning calorimetric studies / S. Ganguly, V. Krishna Mohan, V.C. Jyothi Bhasu and et. // Colloids and Surfaces. - 1992. - №65. - P. 243-256].This effect of alkenyl (polyisobutylene) succinic anhydride with monoethanolamine on crystallization is explained by a decrease in the energy of the system as a result of the Coulomb interaction of the zwitterionic lyophilic product group and ammonium ions [Ganguly S. Surfactant - electrolyte interactions in concentrated water-in-oil emulsions: FT- IR spectroscopic and low - temperature differential scanning calorimetric studies / S. Ganguly, V. Krishna Mohan, VC Jyothi Bhasu and et. // Colloids and Surfaces. - 1992. - No. 65. - P. 243-256].
Результаты проведенных нами исследований показали, что алкилоламиды жирных кислот растительных масел обладают более высокой межфазной активностью по сравнению с моноолеатом сорбитана (SMO) [Kovalenko I.L., Kuprin V.P. Emulsifier development for high-concentrated reverse emulsion // Odes'kyi Politechnichnyi Universytet. Pratsi: Scientific. Science and technology collected articles. - Odesa, 2016. - Iss. 1 (48). - P. 72-80] и уже при концентрации 0,1% межфазное натяжение достигает значений γ=4-5 мДж/м2, тогда, как в случае SMO γ=9-11 мДж/м2. Межфазное натяжение определяли методом отрыва кольца [Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. - М. Химия, 1989. - С. 28] на границе раздела «декан - 50% водный раствор NH4NO3».The results of our studies showed that fatty acid alkylolamides of vegetable oils have a higher interfacial activity compared to sorbitan monooleate (SMO) [Kovalenko IL, Kuprin VP Emulsifier development for high-concentrated reverse emulsion // Odes'kyi Politechnichnyi Universytet. Pratsi: Scientific. Science and technology collected articles. - Odesa, 2016 .-- Iss. 1 (48). - P. 72-80] and even at a concentration of 0.1% the interfacial tension reaches γ = 4-5 mJ / m 2 , whereas, in the case of SMO, γ = 9-11 mJ / m 2 . Interfacial tension was determined by the method of separation of the ring [Frolov Yu.G. Colloid chemistry course. - M. Chemistry, 1989. - S. 28] at the interface of “decane - 50% aqueous solution of NH 4 NO 3 ”.
Таким образом, замена в составе эмульгатора сложных эфиров жирных кислот с полиатомными спиртами, например моноолеата сорбитана, на алкилоламиды жирных кислот растительных масел обусловлено более выраженной межфазной активностью последних, что обеспечит получение и устойчивость высокодисперсной эмульсии при любой скорости сдвига в аппаратах как динамического, так и статического действия.Thus, the replacement of fatty acid esters with polyhydric alcohols as an emulsifier, for example, sorbitan monooleate, with fatty acid alkylolamides of vegetable oils is due to a more pronounced interfacial activity of the latter, which will ensure the preparation and stability of a highly dispersed emulsion at any shear rate in both dynamic and static action.
В качестве стабилизатора в предлагаемом техническом решении использовали гидрофобизированные продукты гидратации растительных масел - фосфатидный концентрат (ТУ 9146-2032-00334534-97), содержащий фосфатидилхолины (лецитин), фосфатидилэтаноламины (кефалины) и фосфатидилсерины (серинфосфатид) либо лецитин жидкий (ГОСТ Р53970-2010. Добавки пищевые. Лецитин Е322).As a stabilizer in the proposed technical solution, hydrophobized products of hydration of vegetable oils were used — a phosphatide concentrate (TU 9146-2032-00334534-97) containing phosphatidylcholines (lecithin), phosphatidylethanolamines (cephalins) and phosphatidylserines (serine phosphatide) or GOST570-201 liquid Food additives. Lecithin E322).
В отличие от полиизобутилена молекулярной массой 500-2000, применяемого в качестве стабилизатора в прототипе, указанные продукты гидратации растительных масел имеют дифильное строение и относятся к мицеллообразующим цвиттер-ионным ПАВUnlike polyisobutylene with a molecular weight of 500-2000, used as a stabilizer in the prototype, these products of hydration of vegetable oils have a diphilic structure and are micelle-forming zwitterionic surfactants
[Химия биологически активных природных соединений / под ред. Н.А. Преображенского и Р.П. Евстигнеевой. - М.: Химия, 1976. - С. 264-266].[Chemistry of biologically active natural compounds / ed. ON. Preobrazhensky and R.P. Evstigneevoy. - M .: Chemistry, 1976. - S. 264-266].
Причем основными конфигурациями молекул фосфолипидов являются двухслойная (мембранная) и гексагональная (подобная структуре высококонцентрированных эмульсий). Благодаря наличию полярных групп продукты гидратации растительных масел частично растворимы в дисперсной фазе эмульсии, тогда как липофильные неполярные «хвосты» создают в дисперсионной среде мощный структурно - механический барьер. Последний эффективно препятствует коалесценции (укрупнению) капель дисперсной фазы и, как следствие, обеспечивает требуемую стабильность системы.Moreover, the main configurations of phospholipid molecules are two-layer (membrane) and hexagonal (similar to the structure of highly concentrated emulsions). Due to the presence of polar groups, the products of hydration of vegetable oils are partially soluble in the dispersed phase of the emulsion, while lipophilic non-polar “tails” create a powerful structural and mechanical barrier in the dispersion medium. The latter effectively prevents coalescence (enlargement) of the droplets of the dispersed phase and, as a result, provides the required stability of the system.
Алкилоламиды жирных и смоляных кислот применяют в качестве эмульгаторов обратных водонефтяных эмульсий [патент РФ 2414290, патент США 7247604]. Известно также применение фосфатидного концентрата как эмульгатора для получения обратных эмульсий в нефтедобывающей промышленности как индивидуально [патент Украины 30388], так и в смеси с алкилоламидами [патент РФ 2568637].Alkylolamides of fatty and resin acids are used as emulsifiers of reverse oil-water emulsions [RF patent 2414290, US patent 7247604]. It is also known to use a phosphatide concentrate as an emulsifier for producing inverse emulsions in the oil industry both individually [patent of Ukraine 30388] and in a mixture with alkylolamides [patent of the Russian Federation 2568637].
Однако продукты гидратации растительных масел обладают повышенной гигроскопичностью (способностью поглощать и удерживать воду). В случае высококонцентрированных обратных эмульсий, содержащих пересыщенные растворы селитр, применение продуктов гидратации растительных масел наряду со стабилизирующим эффектом может привести к поглощению части воды из дисперсной фазы и дальнейшему увеличению пересыщения раствора, что вызывает ускорение кристаллизации селитр.However, the products of hydration of vegetable oils have increased hygroscopicity (the ability to absorb and retain water). In the case of highly concentrated reverse emulsions containing supersaturated solutions of nitrate, the use of hydration products of vegetable oils along with the stabilizing effect can lead to the absorption of part of the water from the dispersed phase and further increase the supersaturation of the solution, which accelerates the crystallization of nitrate.
Исследования показали, что уменьшить гигроскопичность указанных продуктов гидратации растительных масел можно путем их гидрофобизации слабой карбоновой кислотой, нерастворимой в воде, например 2-этилгексановой СН3(СН2)3СН(С2Н5)СООН. Обработку продуктов гидратации растительных масел осуществляли кислотой в мольном соотношении 1:1 в пересчете на лецитин. Гигроскопичность определяли по ГОСТ 8065-72. «Пороха дымные. Метод определения гигроскопичности». Полученные данные приведены в таблице 1.Studies have shown that the hygroscopicity of these products of hydration of vegetable oils can be reduced by hydrophobizing them with a weak carboxylic acid, insoluble in water, for example 2-ethylhexanoic CH 3 (CH 2 ) 3 CH (C 2 H 5 ) COOH. The processing of hydration products of vegetable oils was carried out with acid in a molar ratio of 1: 1 in terms of lecithin. Hygroscopicity was determined according to GOST 8065-72. “Gunpowder is smoky. Method for the determination of hygroscopicity. " The data obtained are shown in table 1.
Как видно из табл. 1, гидрофобизация лицитина 2-этилгексановой кислотой снижает его гигроскопичность в 2,7 раза.As can be seen from the table. 1, hydrophobization of lycithine with 2-ethylhexanoic acid reduces its hygroscopicity by 2.7 times.
По результатам комплексных исследований эмульгирующей способности и устойчивости обратных эмульсий пересыщенных растворов аммиачной селитры на основе универсального эмульгатора с заявленными компонентами установлено следующее:Based on the results of comprehensive studies of the emulsifying ability and stability of inverse emulsions of supersaturated solutions of ammonium nitrate based on a universal emulsifier with the claimed components, the following was established:
1. Эмульсии на основе только алкилоламидов жирных кислот и их комбинации с продуктами гидратации растительных масел (без полимерного эмульгатора) имеют недостаточную устойчивость - «срок жизни» таких эмульсий не превышает 7-10 дней;1. Emulsions based only on fatty acid alkylolamides and their combination with the products of hydration of vegetable oils (without a polymer emulsifier) have insufficient stability - the "life" of such emulsions does not exceed 7-10 days;
2. Использование только полимерного эмульгатора (без алкилоламидов жирных кислот и стабилизатора) возможно только в результате длительных динамических воздействий на границу раздела фаз, что реализуется лишь в аппаратах эмульгирования динамического типа и ограничивает применение высокопроизводительных статических смесителей. При этом размер частиц получаемых эмульсий составляет 4-8 мкм, что не обеспечивает реализацию потенциальных детонационных параметров ПЭВВ в полной мере;2. The use of only a polymeric emulsifier (without fatty acid alkylolamides and a stabilizer) is possible only as a result of long-term dynamic effects on the phase boundary, which is realized only in dynamic-type emulsifiers and limits the use of high-performance static mixers. The particle size of the resulting emulsions is 4-8 microns, which does not fully realize the potential detonation parameters of the SEWS;
3. Совместное использование полимерного эмульгатора с алкилоламидами жирных кислот (без стабилизатора) обеспечивает получение высокодисперсной эмульсии, устойчивой к кристаллизации и воздействию воды. Однако при длительном хранении (3-6 месяцев) происходит коалесценция капель дисперсионной среды, приводящая к снижению дисперсности эмульсии и резкому снижению детонационных параметров ПЭВВ.3. The joint use of a polymer emulsifier with alkylolamides of fatty acids (without stabilizer) provides a highly dispersed emulsion that is resistant to crystallization and water. However, during long-term storage (3-6 months), coalescence of droplets of the dispersion medium occurs, leading to a decrease in the dispersion of the emulsion and a sharp decrease in the detonation parameters of the SEW.
Только сочетание заявленных компонентов в заявленных соотношениях обеспечивают синергетический эффект и универсальность заявляемого эмульгатора, что позволяет получить высокодисперсную эмульсию водного раствора нитрата аммония в углеводородном компоненте, обладающую высокой устойчивостью к кристаллизации, укрупнению капель эмульсии (коалесценции), воздействию воды на протяжении длительного срока хранения.Only a combination of the claimed components in the stated ratios provides a synergistic effect and the universality of the inventive emulsifier, which allows to obtain a highly dispersed emulsion of an aqueous solution of ammonium nitrate in a hydrocarbon component, which is highly resistant to crystallization, enlargement of the emulsion droplets (coalescence), and the effects of water over a long shelf life.
Получение универсального эмульгатора осуществляют следующим образом в несколько стадий:Obtaining a universal emulsifier is as follows in several stages:
1. Синтез продуктов конденсации алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида осуществляют одним из известных способов [патент РФ 2381204, Kovalchuk К. Factors influencing the crystallisation of highly concentrated water-in-oil emulsions: A DSC study. / K. Kovalchuk, I. Masalova // S. Afr. j. sci. [online, ISSN 19967489]. -2012. - Vol. 108, n. 3-4. - Р. 1-5].1. The synthesis of condensation products of alkenyl- (polyisobutylene) succinic anhydride is carried out by one of the known methods [RF patent 2381204, Kovalchuk K. Factors influencing the crystallization of highly concentrated water-in-oil emulsions: A DSC study. / K. Kovalchuk, I. Masalova // S. Afr. j. sci. [online, ISSN 19967489]. 2012. - Vol. 108, n. 3-4. - R. 1-5].
Например, в термостатируемое устройство помещают реакционный сосуд с мешалкой, прямым холодильником, термометром и переходником для подвода азота. В сосуд загружают 100 г алкенил-(полиизобутилен)-янтарного ангидрида с молекулярной массой не менее 1000, концентрацией 50-85% в индустриальном масле, и 13 г моноэтаноламина. Реакционную массу выдерживают при перемешивании 1,0-3,0 часов с продувкой азотом при температуре 130-180°С до прекращения выделения воды.For example, a reaction vessel with a stirrer, a direct refrigerator, a thermometer and an adapter for supplying nitrogen is placed in a thermostatically controlled device. 100 g of alkenyl (polyisobutylene) succinic anhydride with a molecular weight of at least 1000, a concentration of 50-85% in industrial oil, and 13 g of monoethanolamine are loaded into the vessel. The reaction mass is kept under stirring for 1.0-3.0 hours with a nitrogen purge at a temperature of 130-180 ° C until the water evolution ceases.
2. Получение алкилоламидов жирных кислот растительных масел осуществляют по известным методикам [Абрамзон А.А., Зайченко Л.П., Файнгольд С.И. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение. - Л.: Химия. - 1988. - 200 с. (с 46); Kovalenko I.L., Kuprin V.P. Emulsifier development for high-concentrated reverse emulsion // Odes'kyi Politechnichnyi Universytet. Pratsi: Scientific. Science and technology collected articles. - Odesa, 2016. - Iss. 1 (48). - P. 72 - 80].2. The preparation of fatty acid alkylolamides of vegetable oils is carried out by known methods [Abramzon A.A., Zaichenko L.P., Fayngold S.I. Surfactants. Synthesis, analysis, properties, application. - L .: Chemistry. - 1988. - 200 p. (from 46); Kovalenko I.L., Kuprin V.P. Emulsifier development for high-concentrated reverse emulsion // Odes'kyi Politechnichnyi Universytet. Pratsi: Scientific. Science and technology collected articles. - Odesa, 2016 .-- Iss. 1 (48). - P. 72 - 80].
Синтез ведут при стехиометрическом соотношении жирных кислот подсолнечного масла и этаноламина при температуре 100-140°С и перемешивании в течение 5-6 часов. Контроль за ходом реакции осуществляют по количеству выделившейся воды и изменению кислотного числа.The synthesis is carried out with a stoichiometric ratio of fatty acids of sunflower oil and ethanolamine at a temperature of 100-140 ° C and stirring for 5-6 hours. Monitoring the progress of the reaction is carried out by the amount of released water and the change in acid number.
3. Гидрофобизацию продуктов гидратации растительных масел осуществляют следующим образом. В обогреваемый реактор с мешалкой загружают 100 г фосфатидного концентрата (ТУ 9146-203-00334534-97), содержащего около 60 мас. % фосфолипидов, нагревают до 60-70°С и добавляют 10 г 2-этилгексановой кислоты. Полученную массу перемешивают 1-2 часа при температуре 70-80°С.3. Hydrophobization of the products of hydration of vegetable oils is as follows. In a heated reactor with a stirrer load 100 g of phosphatide concentrate (TU 9146-203-00334534-97) containing about 60 wt. % phospholipids, heated to 60-70 ° C and add 10 g of 2-ethylhexanoic acid. The resulting mass is stirred for 1-2 hours at a temperature of 70-80 ° C.
4. Получение эмульгатора осуществляют путем смешения охлажденных до 70-80°С продуктов, полученных по пп. 1-3 в массовых соотношениях, приведенных в таблице 2.4. Obtaining an emulsifier is carried out by mixing cooled to 70-80 ° C products obtained according to paragraphs. 1-3 in mass ratios shown in table 2.
Образцы эмульгатора использовали для получения эталонной эмульсии при сравнении с прототипом. В таблице 2 приведены примеры, характеризующие свойства эталонной эмульсии, полученной с применением эмульгатора, содержащего заявляемые компоненты в различном соотношении.Emulsifier samples were used to obtain a reference emulsion when compared with the prototype. Table 2 shows examples characterizing the properties of a reference emulsion obtained using an emulsifier containing the claimed components in various proportions.
Состав эталонной эмульсии, мас. %:The composition of the reference emulsion, wt. %:
Эталонную эмульсию получают по следующей методике.The reference emulsion is prepared according to the following procedure.
В термостойкий сосуд загружают навески воды и аммиачной селитры. Емкость нагревают при перемешивании до полного растворения селитры (95-100°С). В обогреваемый реактор, снабженный устройством для перемешивания с числом оборотов мешалки не менее 1000 мин-1, помещают навески эмульгатора, растворенного в индустриальном масле.Samples of water and ammonium nitrate are loaded into a heat-resistant vessel. The container is heated with stirring until the nitrate is completely dissolved (95-100 ° C). Weighed portions of an emulsifier dissolved in industrial oil are placed in a heated reactor equipped with a stirrer with a stirrer speed of at least 1000 min -1 .
Полученную углеводородную фазу нагревают до 70-80°С и при включенной мешалке приливают раствор окислителя в течение 1 минуты. Процесс эмульгирования продолжают еще в течение 2 минут, после чего полученную эмульсию подвергали испытаниям.The resulting hydrocarbon phase is heated to 70-80 ° C and, with the stirrer switched on, an oxidizer solution is poured for 1 minute. The emulsification process is continued for another 2 minutes, after which the resulting emulsion was tested.
Для оценки качества получаемых эмульсий с применением заявляемого эмульгирующего состава применяли известные физико-химические методы.To assess the quality of the emulsions obtained using the inventive emulsifying composition, well-known physicochemical methods were used.
Все образцы эмульсий подвергали циклическому темперированию: 4 часа выдерживали при температуре минус 30°С, затем 4 часа при плюс 30°С. При этом считали, что 10 циклов соответствует продолжительности хранения эмульсии в течение 6 месяцев [патент РФ 2317281].All emulsion samples were subjected to cyclic tempering: 4 hours were kept at minus 30 ° С, then 4 hours at plus 30 ° С. It was believed that 10 cycles corresponds to the duration of storage of the emulsion for 6 months [RF patent 2317281].
Количество образовавшихся после 10 циклов кристаллов определяли рентгенофазовым анализом. Размер частиц дисперсной фазы до и после темперирования определяли анализатором размера частиц Zetasizer Nano(S) фирмы Malvern (UK).The number of crystals formed after 10 cycles was determined by x-ray phase analysis. The particle size of the dispersed phase before and after tempering was determined by a Zetasizer Nano (S) particle size analyzer from Malvern (UK).
Водоустойчивость эмульсий определяли по ГОСТ Р32141-2013.The water resistance of emulsions was determined according to GOST R32141-2013.
Как видно из табл.2 (примеры 2-5), универсальный эмульгатор, содержащий компоненты в заявляемых пределах, значительно превосходит прототип по всем контролируемым свойствам. Повышение содержания полимерного и неполимерного эмульгатора выше заявляемых пределов (пример 6) не приводит к дальнейшему улучшению свойств эмульсии и экономически нецелесообразно. Снижение концентрации эмульгаторов в составе ниже нижнего предела не обеспечивает достаточно высокой степени дисперсности и устойчивости эмульсии при длительном хранении и контакте с водой.As can be seen from table 2 (examples 2-5), a universal emulsifier containing components within the claimed limits significantly exceeds the prototype in all controlled properties. The increase in the content of polymer and non-polymer emulsifier above the claimed limits (example 6) does not lead to further improvement of the properties of the emulsion and is not economically feasible. A decrease in the concentration of emulsifiers in the composition below the lower limit does not provide a sufficiently high degree of dispersion and stability of the emulsion during prolonged storage and contact with water.
Снижение концентрации стабилизатора эмульсии - гидрофобизированных продуктов гидратации растительных масел, ниже заявляемого предела приводит к увеличению размера частиц дисперсной фазы при длительном хранении.The decrease in the concentration of the emulsion stabilizer - hydrophobized products of hydration of vegetable oils, below the claimed limit leads to an increase in the particle size of the dispersed phase during prolonged storage.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125618A RU2652714C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Universal emulsifier of inverted emulsions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125618A RU2652714C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Universal emulsifier of inverted emulsions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652714C1 true RU2652714C1 (en) | 2018-04-28 |
Family
ID=62105305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017125618A RU2652714C1 (en) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Universal emulsifier of inverted emulsions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652714C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755079C2 (en) * | 2019-05-27 | 2021-09-13 | Михаил Николаевич Оверченко | Emulsifier for industrial emulsion explosives |
| RU2755074C2 (en) * | 2019-05-21 | 2021-09-13 | Михаил Николаевич Оверченко | Emulsifier for industrial emulsion explosives |
| RU2761063C2 (en) * | 2019-05-21 | 2021-12-02 | Михаил Николаевич Оверченко | Emulsifier for industrial emulsion explosives |
| RU2783924C2 (en) * | 2018-03-16 | 2022-11-22 | Дино Нобель Эйжа Пасифик Пти Лимитед | External homogenization systems and related methods |
| US11953306B2 (en) | 2018-03-16 | 2024-04-09 | Dyno Nobel Asia Pacific Pty Limited | External homogenization systems and methods related thereto |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB827536A (en) * | 1955-06-02 | 1960-02-03 | Dehydag Gmbh | A process for the production of emulsions |
| GB1009197A (en) * | 1961-08-30 | 1965-11-10 | Lubrizol Corp | Stable water-in-oil emulsion |
| US5380453A (en) * | 1988-09-26 | 1995-01-10 | Unichema Chemie B.V. | Composition comprising alkyl esters of aliphatic (C8 -C22) monocarboxylic acids and oil in water emulsifier |
| RU2106189C1 (en) * | 1995-12-19 | 1998-03-10 | Акционерное общество закрытого типа "Нитро Сибирь" | Emulsifier for forming water-in-oil-type emulsions |
| RU2317281C2 (en) * | 2006-03-27 | 2008-02-20 | Виктор Сергеевич Илюхин | Emulsifying composition containing emulsion explosive stabilizer |
| RU2377228C1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-12-27 | ЗАО "Нитро Сибирь" | Method of preparing emulsifier for production of emulsion explosives |
| RU2561105C2 (en) * | 2014-01-24 | 2015-08-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алтайспецпродукт" | Emulsifying composition |
-
2017
- 2017-07-17 RU RU2017125618A patent/RU2652714C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB827536A (en) * | 1955-06-02 | 1960-02-03 | Dehydag Gmbh | A process for the production of emulsions |
| GB1009197A (en) * | 1961-08-30 | 1965-11-10 | Lubrizol Corp | Stable water-in-oil emulsion |
| US5380453A (en) * | 1988-09-26 | 1995-01-10 | Unichema Chemie B.V. | Composition comprising alkyl esters of aliphatic (C8 -C22) monocarboxylic acids and oil in water emulsifier |
| RU2106189C1 (en) * | 1995-12-19 | 1998-03-10 | Акционерное общество закрытого типа "Нитро Сибирь" | Emulsifier for forming water-in-oil-type emulsions |
| RU2317281C2 (en) * | 2006-03-27 | 2008-02-20 | Виктор Сергеевич Илюхин | Emulsifying composition containing emulsion explosive stabilizer |
| RU2377228C1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-12-27 | ЗАО "Нитро Сибирь" | Method of preparing emulsifier for production of emulsion explosives |
| RU2561105C2 (en) * | 2014-01-24 | 2015-08-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алтайспецпродукт" | Emulsifying composition |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783924C2 (en) * | 2018-03-16 | 2022-11-22 | Дино Нобель Эйжа Пасифик Пти Лимитед | External homogenization systems and related methods |
| US11953306B2 (en) | 2018-03-16 | 2024-04-09 | Dyno Nobel Asia Pacific Pty Limited | External homogenization systems and methods related thereto |
| RU2755074C2 (en) * | 2019-05-21 | 2021-09-13 | Михаил Николаевич Оверченко | Emulsifier for industrial emulsion explosives |
| RU2761063C2 (en) * | 2019-05-21 | 2021-12-02 | Михаил Николаевич Оверченко | Emulsifier for industrial emulsion explosives |
| RU2755079C2 (en) * | 2019-05-27 | 2021-09-13 | Михаил Николаевич Оверченко | Emulsifier for industrial emulsion explosives |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2652714C1 (en) | Universal emulsifier of inverted emulsions | |
| CA1321881C (en) | Emulsion explosive composition with selective ph range | |
| CN103946184B (en) | Explosive composite | |
| JPS6295134A (en) | Production of liposome | |
| CN105542149B (en) | Super amphiphile, amphiphilic molecule emulsifier, emulsion with response and preparation method thereof | |
| Davies et al. | Orthokinetic destabilization of emulsions by saturated and unsaturated monoglycerides | |
| BRPI0902833A2 (en) | nanoemulsions and processes for their production, as well as their use as pesticide and / or pesticide formulations and / or cosmetic preparations | |
| JPS5858392B2 (en) | Stabilized water-in-mineral oil emulsion | |
| US20220015382A1 (en) | Multiple Emulsions, Method of Making Them and Applications in Food, Cosmetics and Pharmaceuticals | |
| Cholakova et al. | Self-emulsification in chemical and pharmaceutical technologies | |
| Zhang et al. | Formation and rheological behavior of wormlike micelles in a catanionic system of fluoroacetic acid and tetradecyldimethylaminoxide | |
| CA1339057C (en) | Explosive composition | |
| Al-Sabagh et al. | Preparation and investigation of emulsion explosive matrix based on gas oil for mining process | |
| EP2775862A1 (en) | Emulsion stabilisation | |
| RU2317281C2 (en) | Emulsifying composition containing emulsion explosive stabilizer | |
| JP6948015B2 (en) | Aqueous oil-in-water emulsion of organic amines | |
| Hariyatno et al. | The Effect of Surfactant, Time and Speed of Stirring in the Emulsification Process of Soybean Oil in Water | |
| Kovalchuk et al. | Factors influencing the crystallisation of highly concentrated water-in-oil emulsions: A DSC study | |
| Debeli et al. | Controlling the stability and rheology of copolyol dispersions in fatty alcohol ethoxylate (AEO9)-stabilized multiple emulsions | |
| Masalova et al. | Effect of silica particles on stability of highly concentrated water-in-oil emulsions with non-ionic surfactant | |
| WO2006011448A1 (en) | Emulsifier for vegetable oil | |
| EP2950660A1 (en) | Process for the manufacture of edible water-in-oil emulsions | |
| Tshilumbu et al. | Polyhedral oligomeric silsesquioxane as co-surfactant in stabilizing highly concentrated emulsion with an overcooled dispersed phase | |
| NO812482L (en) | EXPLOSIVE EXPLANATOR IN THE FORM OF EMULSION. | |
| RU2755074C2 (en) | Emulsifier for industrial emulsion explosives |