浅析乳化炸药用乳化剂

浅析乳化炸药用乳化剂

王树扬

广东宏大增化民爆有限责任公司广东广州511300

摘要：本文主要论述现阶段常用乳化剂选用原则、质量评价方法和发展应用情况，阐述了两类乳化剂的特点，并展望了乳化炸药用乳化剂的发展趋势。

关键字：乳化剂；乳化炸药；发展趋势

乳化炸药现已成为我国主流工业炸药品种，生产乳化炸药主要原材料是由硝酸铵、复合油相材料、乳化剂等构成。其中乳化剂在乳化炸药体系中占比一般仅在1.2～2.5%之间，占比虽少，但在整个体系中是至关重要。

目前我国乳化炸药常用乳化剂种类大概分为两大类，第一类多元醇类乳化剂（常用的SP-80）；第二类是聚异丁烯马来酸酐类乳化剂，包括酰胺类，醇胺类，酯盐类乳化炸药用乳化剂（常用T152）。本文根据多年实践经验总结对乳化炸药用乳化剂进行表征综述。

1乳化炸药用乳化剂的匹配性选择

1.1乳化剂的HLB匹配性选择

乳化炸药经典理论认为适合于乳化炸药的HLB值为3～6之间，这种要求非离子型表面活性剂比较容易满足，如常用的SP-80的HLB值为4.3。需要特别说明的是，虽然HLB=3～6的乳化剂可以形成W/O型乳胶基质，但乳胶基质稳定性却有质的差别，若选用的乳化剂主链结构与所使用的油相结构相近或相似，那么两者就有可能有较大的亲和力，它们所形成的界面膜强度和紧密程度必然增大，基质的稳定性增强。

1.2乳化剂的空间分子结构影响

HLB值选择乳化剂时，因没有综合考虑到乳化剂的分子空间结构特异性，不能确切的表示出适合乳化剂。乳化剂的亲水基和亲油基在界面上所占的立体空间大小，也影响到乳胶的稳定性。一般来说，亲油性分子空间结构大些，有利于形成W/O型乳化液，对提高乳化液的稳定性有促进作用。

2常用乳化剂基本情况

2.1SP-80

SP-80是目前乳化炸药生产普遍采用的乳化剂，是一种典型的低分子量非离子型表面活性剂。其优点在于，SP-80的亲油基（油酸部分）油溶性较好，较易乳化（乳化温度和剪切力的要求不高）。缺点之一是多个乳化剂分子定向排列于乳胶粒子的界面上,乳化剂的消耗量相对较高，特别是在SP-80中乳化活性成分含量较低时，完全乳化消耗的乳化剂的剂量更大；缺点之二是单一采用SP-80乳化的乳化炸药储存期一般较短。主要是因为SP-80中的氧化失效，SP-80中的双键氧化氧化断裂，水相物质就会溢出进入油相，导致乳化炸药失效。SP-80在理化检测中通常主要检测酸值、羟值、皂化值、碘值来反应其质量水平。

2.2聚异丁烯马来酸酐类乳化剂

该类别乳化剂通常形成的乳胶基质具有较好的稳定性。该类乳化剂主要特征是具有框架式结构。聚异丁烯马来酸酐类乳化剂分子量较大，一般在1000～3000之间，而SP-80分子量一般在400左右，是一种大分子框架结构。该结构决定了它在乳化炸药中的乳化机理，是通过物理吸附和化学吸附的双重作用。形成的是具有立体框架结构的复层膜，形成乳化炸药储存期相对较长。在理化分析中，通常检测其总酸值、总碱值、氮含量、有效组份等指标判定其质量水平。

3乳化炸药用乳化剂的适用性评价

评价乳化炸药适用乳化剂的适用性指标通常采用乳化强度、乳化效率、储存稳定性。

3.1乳化强度

乳化强度通常采用剪切线速度来表征，当乳化剂用SP-80时，所需乳化炸药的剪切强度较低，而采用T系乳化剂时，需要较高剪切强度。一种理想乳化剂，不仅乳化炸药储存稳定性要好，并且乳化强度要低。

3.2乳化效率

用乳化剂临界用量、成乳时间、外观状态3个指标来表征乳化效率，通常实验室采用固定线速度来观测上述指标。如采用线速度为26m·s-1的情况下，SP-80临界用量为0.28%，成乳时间为55s；T152为0.14%，成乳时间为85s。

3.3储存稳定性

判定储存期，通常采用自然储存方式和高低温循环试验来判定。以高温（50℃8h，45℃16h）循环试验的次数来表征，10个高低温循环等于自然储存期180天。

4乳化炸药用乳化剂较普遍的应用情况

在日常生产中，一般不会采用单一的乳化剂，比较常见的有SP-80和大豆卵磷脂混合物或者SP-80与T152等其他高分子乳化剂的混合物。在以往二级搅拌式乳化方式下，因乳化系统乳化能力足够强大，采用任何一类适合乳化炸药用的乳化剂基本都能确保产品质量。

众所周知，多元醇类乳化剂与聚异丁烯马来酸酐类乳化剂各有优缺点，如SP-80具有易成乳的优点，只需较低的温度和剪切强度即成乳，但其难于在乳液中形成致密的界面膜，所制备的乳化炸药储存期较短；T152制备的乳化炸药储存期较长，不过由于其空间位阻较大，亲水基团少，使得乳化剂的成乳能力较差，需较高的剪切强度才能达到良好的乳化状态。

如今多数采用的一级搅拌式乳化方式乳化器的主轴工作转速≤1500r/min；转子线速度≤15m/s；转子与定子的单边径向间隙≥2.5mm,单边轴向间隙≥3.0mm。或者采用动静相结合的乳化方式（粗乳采用600rpm搅拌式乳化，精乳动态乳化）乳化强度稍逊，一般要求易乳能力较高的乳化剂，现多数厂家采用高质量的SP-80和大豆卵磷脂混合物，一般采用的两者配比在5:1比较适合。

5乳化炸药用乳化剂的发展趋势

困扰乳化炸药发展发展的主要问题是其成乳难易程度和储存期。因此研究易乳性高、能形成稳定体系的乳化乳化剂，特别是有聚合功能的乳化剂就成了未来高水相乳化剂发展的趋势。在美国专利4931110中介绍的配方采用的提高乳化炸药稳定性的方法就是选用了特殊乳化剂。它的特点是在乳化液中添加聚合物型乳化剂，加入的聚合物碳原子平均链长10～32个，这种碳链结构不是太长，与乳化炸药用的油相材料相容性较好，对乳化起了一定促进作用，降低了乳化液滴精细度和尺寸，有利于提高乳胶体系的稳定性。在乳化炸药的制备中，采用聚合乳化剂与普通的油包水型乳化剂混用，可显著提高乳化炸药的稳定性。

6结论

在乳化炸药配方与工艺条件相同的情况下，SP-80具有较好成乳性能，但生产出的乳化炸药储存期偏低；聚异丁烯马来酸酐类乳化剂对乳化强度要求较高，但生产出的乳化炸药储存期较好。通常在实际应用中常常采用复合乳化剂由SP-80和聚异丁烯马来酸酐类乳化剂混合物，或者SP-80与大豆卵磷脂的混合物。以不同比例的高分子乳化剂为主的复合乳化剂克服了上述的缺点，而保留了它们的优点。因此研究合成高分子乳化剂或通过其与普通乳化剂的复配来开发新型乳化炸药是未来乳化剂发展的趋势。

参考文献：

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[2]张海新,杨福春.国外乳化炸药的发展状况及趋势.爆破器材，1994.23(6):12-13

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