复合油相材料对乳化炸药稳定性的影响

单艳玲

（贵阳久联化工有限责任公司，贵阳 550025）

复合油相材料对乳化炸药稳定性的影响

单艳玲

（贵阳久联化工有限责任公司，贵阳 550025）

复合油相材料是影响乳化炸药稳定性能的重要因素。对复合油相材料中高分子乳化剂、SP-80和卵磷脂用量进行优化分析，结果表明：在复合油相材料中高分子乳化剂的质量分数为12%、SP-80的质量分数为23%、卵磷脂的质量分数为3%时，乳化炸药在高低温循环试验时电导率最低，稳定性最优；经常温储存试验验证，该配比在实际生产中有效，可推广使用。

复合油相材料；乳化炸药；稳定性；卵磷脂；高分子乳化剂

乳化炸药是以硝酸盐类氧化剂水溶液的细微液滴为分散相，以油蜡类物质为连续相，形成的油包水型特殊乳化体系，其爆炸性、抗水性能良好，爆炸产物对环境友好，因而具有广阔的应用前景。油相材料是乳化炸药的重要成分，广义上的油相材料是指不溶于水的有机物，既含有乳化炸药的碳质燃料组分，又有包覆水相粒子的乳化剂油膜。油相材料配比是否合理，直接影响到乳胶基质分散的稳定性和乳化炸药的爆轰性能［1-2］。本文探讨了复合油相材料中高分子乳化剂和卵磷脂的添加量对乳化炸药稳定性的影响，从而优化油相材料的原料配比。

1 实验部分

1.1 复合油相材料配比

复合蜡是油相最基础的原料，我厂选用茂名华粤特种蜡厂生产的专用复合蜡和南阳石蜡精细化工厂生产的南阳蜡5号按一定比例混合使用，添加适量的机油，以某高分子乳化剂和SP-80复配使用，再添加大豆卵磷脂作为助乳剂，共同组成复合油相。先对高分子乳化剂与SP-80的配比优化，根据实验结果选择高分子乳化剂的用量，再对大豆卵磷脂的添加量进行优化，具体的配比方案如表1所示。

表1 复合油相材料的配比Table 1 Ratio of oil phase compositematerials

1.2 制备过程

首先，将硝酸铵、硝酸钠和水按78∶5.5∶10（质量比，下同）的比例制成水相；然后，复合油相材料按照表1中的比例配置成油相；再者，以水油比为93.5∶6.5的比例将油相先放入小型自制乳化器中熔化，边搅拌边缓缓加入水相，搅拌至水相与油相完全融合，形成稳定的乳胶基质；最后，在一定温度下进行敏化处理，即可制得乳化炸药。

1.3 稳定性测试

高低温试验法是将被测乳化试样在较高温度下放置一定时间后，再于低温下冷冻一定时间，一热一冷作为一个温度变化的循环，以乳胶体不被破坏所能经受的循环次数多少来判断其稳定性的好坏。破乳之后，水相中的硝酸盐析出会使乳胶基质的电导率改变。采用高低温循

环试验与电导率测试相结合的方法，以每次高低温循环试验后乳胶基质的电导率来表征其稳定性［3］。将不同因素水平下制得的乳化炸药放置在50℃的恒温箱中保温8 h，再放入-10℃的冰箱中冷冻16 h，循环至乳胶基表层油水渗出为止。每经一个循环后，用电导率仪对乳化炸药进行电导率测定，以电导率作为评价指标，对各因素的水平进行优化。

2 结果与讨论

2.1 试验结果

6种配比制得的乳化炸药在不同循环次数时的电导率情况如表2所示。

表2 不同高低温循环次数下乳胶基质的电导率Table 2 Conductivity of emu lsion matrix under different high temperature cycles

2.2 复合乳化剂的影响

对比1、2、3号乳化炸药，不同试样在不同高低温循环次数下电导率的变化情况如图1所示。

图1 复合乳化剂对乳胶基质电导率的影响Fig.1 Effect of emulsifier on conductivity of emulsion matrix

由图1可知，在各个循环次数下，都有1号电导率＞3号电导率＞2号电导率的现象；随着循环次数的增加，1号电导率增长最快，3号电导率次之，且增长速率有上升趋势，2号电导率增长最慢，且增速均匀。

分析其原因，该高分子乳化剂亲油基团位于长链分子的两端，当其乳化油水相时，两端向油相伸展，而中间极性长链则伸向水相，这样便会产生立体的阻膜，乳胶基质中颗粒之间的排斥力就会增大，能够减少颗粒凝聚；所以，高分子乳化剂和SP-80复合使用时，可以有效增加膜的强度，从而提高乳胶基质的稳定性，且随着高分子乳化剂含量的增加，稳定性进一步增强；但当高分子乳化剂用量过大时，会使得水相溶液的粘度过大，不利于水相在连续油相中的均匀分散，搅拌时难以形成细小的液滴，乳化效果反而降低，这就是高分子乳化剂含量超过12%后，试样的电导率反倒下降的原因。所以选定高分子乳化剂的用量为12%，再进行大豆卵磷脂的优化。

2.3 卵磷脂的影响

对比2、4、5、6号乳化炸药，其在不同高低温循环次数下的电导率变化情况见图2。

图2 卵磷脂对乳胶基质电导率的影响Fig.2 Effect of Lecithin on conductivity of emulsion matrix

由图2可知，相比2号试样，添加不同量的卵磷脂作为乳化助剂后，试样的电导率有不同程度的下降；添加卵磷脂后的试样电导率随着卵磷脂用量的增加先降低后升高，5号卵磷脂含量为3%时，各循环次数下电导率均为最低。

卵磷脂具有类似于三甘酯结构，两个脂肪酸链具有疏水性，而-PO4、-NH2、-NH和-OH等基团具有亲水性，是一种两亲的离子表面活性剂，具有界面吸附和形成胶束的能力［4］。当卵磷脂加入到复合油相中，卵磷脂能与SP-80形成网状结构，从而界面形成一种堆积的类似于络合物的膜，从而有效提高了膜的强度和乳液的表观粘度，使得乳胶基质在高低温循环

的恶劣环境下仍能保持油包水的结构；所以当添加卵磷脂时，乳化炸药的电导率降低，稳定性提高。当卵磷脂用量过大时，也会出现油水相无法完全融合，使得水相分布不均以产生凝聚，从而使电导率升高。

综合来看，在本实验条件下，5号试样（高分子乳化剂含量为12%、SP-80含量为23%、添加卵磷脂的量为3%）乳化炸药的稳定性能最优。

3 常温储存试验验证

常温储存试验法是检验乳化炸药温度性的基本方法［5］。按照5号试样的配比，生产一批乳化炸药，在普通库房中自然储存，每隔一段时间观察下乳化炸药的状态，并测定其爆炸性能，从而验证上述配比在实际生产中的应用效果。试验结果如表3所示。

表3 常温储存乳化炸药的爆轰性能Table 3 Detonation performance of emulsion explosive stored at room tem perature

由表3可知，5号配比制得乳化炸药的爆轰性能虽然随着时间的推移而降低，但6个月后乳化炸药的各项爆轰性能指标均达到GB18095-2000的要求，这表明该配比在实际生产中是可行的，制得的乳化炸药稳定性能良好。

4 总结

1）在复合油相材料中，以高分子乳化剂与SP -80为复合乳化剂，并添加适量的卵磷脂作为助乳剂，可以增强膜的强度，从而能够降低高低温循环试验下乳胶基质的电导率；通过对比分析，高分子乳化剂质量分数为12%、SP-80质量分数为为23%、卵磷脂质量分数为为3%时制得的乳化炸药的电导率最低。

2）按照优化的配比进行实际生产，对产品进行常温储存试验。结果表明：按该配比制得的乳化炸药储存6个月后，各项爆轰性能指标仍能达到GB18095-2000的要求，该配比可以在生产中推广使用。

［1］ 徐志祥，胡毅亭，刘大斌，等.油相材料对乳化炸药热稳定性的影响［J］.火炸药学报，2009，32（4）：34-37.

［2］ 全慧锋.乳化炸药用油相材料的研究［J］.山西化工，2014（6）：29-32.

［3］ 张阳，汪旭光，王尹军，等.高低温循环与电导率法对乳化炸药稳定性的试验研究［J］.工程爆破，2014，20（1）47-49.

［4］ 刘燕，冯玲琴，卫延安.改性磷脂的性质及其在乳化炸药中的应用［J］.火炸药学报，2008，31（4）：30-34.

［5］ 李冰.乳化炸药的稳定性及其表征方法的研究［D］.淮南：安徽理工大学，2008.

Influence of Com posite Oil Phase M aterial on the Stability of Em ulsion Exp losives

SHAN Yan-ling

（Guiyang Jiulian Chemical Co.，Ltd.，Guiyang 550025，China）

Composite oil phasematerials are the important factors to influence the stability of emulsion explosives.In this paper，optimization analysiswas done on the amount of polymer emulsifier，SP-80 and phospholipid in composite oil phasematerial.The results showed thatwhen the polymer emulsifier accounted for 12%，SP-80 accounted for 23%，phospholipids accounting for 3%in the composite oil phase material，minimum conductivity and optimum temperature storage stability can be obtained for emulsion explosive in high and low temperature cycling test.This ratio was effective as proved by actual production and can be used.

composite oil phasematerials；emulsion；stability；phospholipid；polymer emulsifier

TQ560

A

1004-275X（2015）03-0021-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.03.006

收稿：2015-02-10

单艳玲（1977-），女，湖南邵东人，工程师，主要从事工业炸药产品工艺质量方面的工作。