不同油相乳膠基質(zhì)硝酸銨析晶量的實驗研究

繆志軍,吳紅波,申夏夏,邢化島

(安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院, 安徽淮南232001)

不同油相乳膠基質(zhì)硝酸銨析晶量的實驗研究

繆志軍,吳紅波,申夏夏,邢化島

(安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院, 安徽淮南232001)

為了探討不同油相乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶情況,以石蠟、3#蠟、內(nèi)蒙蠟、地蠟、華粵蠟為五種不同油相,使用T152和span80兩種不同乳化劑,采用水溶法測量了經(jīng)高低溫循環(huán)后的乳膠基質(zhì)中硝酸銨的析晶量,實驗結(jié)果表明,不同油相材料制成的乳膠基質(zhì)硝酸銨析晶量不同,即乳膠基質(zhì)的穩(wěn)定性不同,3#蠟制成的乳膠基質(zhì)硝酸銨析晶量最小,石蠟次之,地蠟最大,乳化劑為T152的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶量比乳化劑為span80的乳膠基質(zhì)析晶量小。從而,選擇合適油相材料來提高乳化炸藥穩(wěn)定性,對今后乳化炸藥生產(chǎn)有一定的參考價值。

油相; 乳膠基質(zhì); 析晶量; 乳化劑

1 引言

乳化炸藥是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的一種含水工業(yè)炸藥,它是一種油包水(W/O)型的特殊乳化體系[1]。因其具有良好的爆炸性能、抗水性能以及原材料廣泛、工藝簡單、生產(chǎn)和使用安全性好、成本低、污染小等優(yōu)點而得到各國工業(yè)炸藥界的重視和研究,在工程爆破中得到了廣泛應(yīng)用。經(jīng)驗表明,選擇合適的油相材料對提高乳化炸藥的穩(wěn)定性有很大的影響。

在乳化炸藥體系中,氧平衡的限制以及爆炸性能的要求,使得油相材料在整個乳化炸藥中的質(zhì)量比不足10%。這種情況下油相材料的粘度、鏈長、分子結(jié)構(gòu)等與乳化劑匹配的好壞直接影響粒子油膜的強度,從而影響硝酸銨無機氧化劑鹽的析晶量[2]。本文將以石蠟、3#蠟、內(nèi)蒙蠟、地蠟、華粵蠟為五種不同油相,T152和span80兩種乳化劑,探討了在五種油相中分別加入兩種乳化劑后所制得的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶情況,通過硝酸銨的析晶量判斷乳化炸藥穩(wěn)定性的好壞。

2 實驗部分

2.1 實驗試劑與儀器

實驗試劑:0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液、甲醛溶液、酚酞、蒸餾水。實驗儀器:H H-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋、電子天平、燒杯、玻璃棒、堿式滴定管、酸式滴定管、載玻片。

2.2 實驗原理

根據(jù)消耗的氫氧化鈉量,通過式(3),計算出硝酸銨的析晶質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(3)式中:ω為硝酸銨析晶質(zhì)量分?jǐn)?shù),%; V為滴定消耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液毫升數(shù), m L;N為NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度, mol/L;0.080 04為每毫克當(dāng)量NH4NO3的克數(shù),g/mg。

2.3 乳膠基質(zhì)的制備

將乳化劑T152和span80分別加入到石蠟、3#蠟、內(nèi)蒙蠟、地蠟、華粵蠟五種不同油相中,按照表1的配方進(jìn)行乳膠基質(zhì)的制配[]。

2.4 實驗過程

將一定量的乳膠基質(zhì)均勻涂于載玻片上,放入加有130 ml蒸餾水的燒杯中,在50℃水浴中恒溫0.5 h,然后取載玻片,用50 ml蒸餾水沖洗載玻片上的乳膠基質(zhì)。吸取25 ml試液于錐形瓶中,向錐形瓶中加入25 ml的25%中性甲醛試液,搖勻并靜置3～5 min,再滴3～5滴酚酞試劑。最后用0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至粉紅色,1 min內(nèi)不褪色,即為終點,每組樣品做兩次平行實驗取其平均值。對經(jīng)高低溫循環(huán)后的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析出量的滴定結(jié)果見表2和表3。

表2 乳化劑為span80的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶量

表3 乳化劑為T152的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶量

表2和表3表明無論乳化劑為span80還是T152,五種油相中,3#蠟制備的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶量最小,石蠟次之,地蠟最大。當(dāng)乳化劑為T152時,不同油相的乳膠基質(zhì)在經(jīng)過破乳后硝酸銨的析晶量差別不是很大,硝酸銨析晶百分?jǐn)?shù)從4.23%～6.89%。而當(dāng)乳化劑為span80時,各乳膠基質(zhì)在破乳后析晶量的差別較大,硝酸銨析晶百分?jǐn)?shù)從4.45%～13.11%。

圖1表明,無論采用span80還是T152作為乳化劑,3#蠟制備的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶量最小,石蠟次之,地蠟最大。采用乳化劑T152制備的乳膠基質(zhì)中硝酸銨的析晶量小于span80乳化制備的乳膠基質(zhì),即T152乳化劑制備的乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性更好。兩種乳化劑制備的乳膠基質(zhì)對比,T152制備的乳膠基質(zhì)的粒子更小、分布更均勻些,說明T152所制備的乳化炸藥穩(wěn)定性更好[5]。

圖1 乳膠基質(zhì)中硝酸銨的析晶質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由于乳化劑T152中丁二酰亞胺兩端都是親油基,在乳化過程中,極性部分伸向水相分子發(fā)生彎曲,兩端伸向油相時形成立體阻礙膜,親油基鏈越長,這種作用就越明顯。這種粒子間的立體阻礙膜,加上靜電斥力作用,更好地阻止了顆粒的凝聚,提高了乳化炸藥的穩(wěn)定性。乳化炸藥的油相本身就是一種烴類混合物,各油相的物理性質(zhì)差別不一,不同的油相制得的乳化炸藥在穩(wěn)定性、爆轟性能等方面必然存在一定的差異[6]。不同油相制備的乳化炸藥,油包水型粒子的大小與分布、油膜厚度、強度均有一定的差異,其乳化炸藥穩(wěn)定性有好有壞。乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶量的大小能夠反映乳化炸藥穩(wěn)定性的好壞,硝酸銨析出量越小說明乳化炸藥的穩(wěn)定性越好。本實驗3#蠟的乳膠基質(zhì)中硝酸銨析晶量最小,表明由3#蠟制備的乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性最好,石蠟次之,地蠟最差。

3 結(jié)論

3#蠟制備的乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性最好,石蠟次之,地蠟最差;T152乳化劑制備的乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性優(yōu)于span80乳化劑制備的乳膠基質(zhì)。

[1] 汪旭光.乳化炸藥[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993.

[2] 王波.乳化炸藥油相材料的研究[J].礦業(yè)快報,2002(12):5-7.

[3] 黃文堯,顏事龍.炸藥化學(xué)與制造[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

[4] 任曉紅.甲醛法測定硝酸銨含量超百的原因分析及改進(jìn)[J].中氮肥,2010(5):62-63.

[5] 葉志文,呂春緒,劉祖亮.丁二酰亞胺在乳化炸藥中的應(yīng)用研究[J].精細(xì)化工中間體,2003 (8):38-41.

[6] 呂春緒.工業(yè)炸藥理論[M].天津:兵器工業(yè)出版社,2003.

TQ564

B

1671-4733(2015)06-0012-03

10.3969/j.issn.1671-4733.2015.06.004

2015-10-21

繆志軍(1989-),男,江蘇鹽城人,在讀碩士,研究方向為工業(yè)炸藥,電話:18900679813。