一种高储存稳定性的高温快速化学敏化乳化炸药的制备方法与流程

1.本发明属于乳化炸药制造技术领域，具体涉及一种高储存稳定性的高温快速化学敏化乳化炸药的制备方法。


背景技术：

2.乳化炸药是一类新崛起的水基硝铵类工业炸药。就基本组成而言，与其他硝铵炸药大同小异，特别是与浆状炸药、水胶炸药相比较并无本质上的区别。可是，由于制作工艺的不同，乳化炸药采用的是乳化制药工艺，其各组分在体系中的作用却截然不同。因而该品种炸药有着独特的内部结构(w/o)和外观形态，甚至炸药的物理化学性能及爆炸性能等方面也有很大差异。
3.目前，乳化炸药的生产工艺主要为中低温敏化生产工艺。中低温敏化生产工艺是指成乳后的乳化基质冷却至50℃左右再进行物理敏化、化学敏化或复合敏化，生产出具有雷管感度的乳化炸药；其优点是设备简单、敏化质量较好，整个生产过程可采用皮带或钢带敞开输送，缺点是生产线产能受制于冷却设施、敏化设备及装药设备，生产线自动化程度低，需要较多的人员操作，其化学敏化发泡速度慢，有一定后效、药态软、黏度大，难以控制，存在安全隐患。
4.针对乳化炸药的中低温敏化生产工艺的不足，近年来乳化炸药的高温敏化生产技术被引入。高温敏化生产技术是指成乳后的乳化基质不经过冷却，高温状态下直接加入化学敏化剂，快速完成发泡，达到敏化；其优点是在较高温度条件下进行敏化工艺，化学敏化药剂反应分解速度快，能够在较短的时间内完成发泡，药剂没有后效作用，有利于包装，且高温敏化装药黏度低、易于控制，但是高温敏化气泡直径均匀性和稳定性较中低温化学敏化差，尤其是后续贮存时间短，因此此生产工艺还需进一步完善。


技术实现要素：

5.针对现有高温快速化学敏化制备得到的乳化炸药贮存期短的问题，本发明提供了一种高储存稳定性的高温快速化学敏化乳化炸药的制备方法。本发明通过优化水相溶液配比，调节水相溶液ph，选择合适的油相组分制成复合油相，将水相与复合油相混合成乳得到乳化基质，最后加入含有石墨烯纳米片的发泡敏化剂敏化，得到贮存性能良好的乳化炸药。
6.本发明具体是通过如下技术方案实现的：
7.一种高储存稳定性的高温快速化学敏化乳化炸药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.制备水相溶液、油相及复合油相，将水相溶液与复合油相混合成乳得到乳化基质，将发泡剂与敏化促进剂混合后直接加入乳化基质进行敏化，包装。
9.进一步地，乳化炸药各原料按重量份数计：水相100份、复合油相7
‑
8份、发泡剂2
‑
3份、敏化促进剂0.5
‑
2份。
10.进一步地，所述水相溶液的制备方法为：按质量百分数将14.5％的水、68.8％的硝
酸铵、13.2％的工业硝酸钠、3.5％的消焰剂加入至水相溶化罐，加热至85
‑
110℃溶化得到水相溶液。
11.进一步地，所述水相溶液制成后还需加入少量一水柠檬酸至溶液ph为3.5
‑
4.2。
12.乳化炸药的水相析晶点高低对乳化炸药乳化环节十分重要，析晶点过高乳化时会有硝酸铵析出，导致乳化基质破乳，严重影响乳化效果。本发明优化了水相配比，适当降低了水相中硝酸铵的含量，增加了水相中工业硝酸钠的含量，有效降低了水相的析晶点，为了同时保证乳化炸药的爆速、猛度、储存周期不会显著降低，本发明在水相中添加了少量一水柠檬酸调节水相ph值为3.5
‑
4.2，配合本发明乳化炸药其他组分，可有效提升炸药的储存周期。
13.进一步地，所述油相为石蜡、复合蜡、凡士林、聚甲基丙烯酸甲酯按质量比1：2：1.6：0.2混合制成；所述复合蜡熔点为65
‑
80℃，100℃条件下运动粘度为12
‑
24mm2/s。
14.本发明在油相中添加了适量的聚甲基丙烯酸甲酯，其可以增加后续发泡过程中气泡液膜的外相强度，配合油相中其他组分可增加气泡的外部压力，减小了气泡的内外压差，因此使得气泡由小变大直至破灭的趋势得到有效延缓，大幅度提高乳化炸药的贮存性能。
15.进一步地，在所述油相中加入乳化剂加热至75
‑
90℃熔化得到复合油相，所述乳化剂的加入量为油相质量的2/3。
16.进一步地，所述乳化剂为聚异丁烯丁二酰亚胺。
17.进一步地，所述发泡剂为质量分数36％
‑
42％的亚硝酸钠水溶液。
18.进一步地，所述敏化促进剂按质量百分数由以下成分制成：18％
‑
22％的磷酸二氢铵、22％
‑
30％的硝酸铵、5％
‑
7％的石墨烯纳米片，余量为水。
19.进一步地，所述石墨烯纳米片厚度为8
‑
20nm，宽4
‑
6μm。
20.本发明添加的石墨烯纳米片可吸附于发泡过程中形成的气泡表面，减少气体扩散，显著提高了气泡的稳定性，延长了气泡自由能减少的趋势，从而使制得的乳化炸药的贮存期进一步延长。
21.进一步地，所述敏化的具体操作为：将乳化基质加热至80
‑
90℃，然后直接加入混合均匀的发泡剂、敏化促进剂，反应2
‑
5分钟。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.本发明通过优化水相溶液配比，调整硝酸铵与硝酸钠的含量，加入一水柠檬酸降低水相溶液ph，有效提升了乳化炸药的储存周期。另外，本发明在油相中添加了适量的聚甲基丙烯酸甲酯，配合油相中其他组分可增加气泡的外部压力，使得气泡由小变大直至破灭的趋势得到有效延缓，大幅度提高乳化炸药的贮存性能。本发明采用了一种含有石墨烯纳米片的敏化促进剂，石墨烯纳米片可吸附于发泡过程中形成的气泡表面，减少气体扩散，延长了气泡自由能减少的趋势，从而使制得的乳化炸药的贮存期进一步延长。本发明乳化炸药制备工艺简单，制备得到的乳化炸药爆轰性能良好，且具有长久的储存期，稳定性好，应用前景广阔。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获
得。
25.实施例1
26.一种高储存稳定性的高温快速化学敏化乳化炸药：
27.1、按质量百分数将14.5％的水、68.8％的硝酸铵、13.2％的工业硝酸钠、3.5％的消焰剂加入至水相溶化罐，加热至100℃溶化得到水相溶液；然后加入少量一水柠檬酸至水相溶液ph为3.9。
28.2、按质量比1：2：1.6：0.2取石蜡、复合蜡、凡士林、聚甲基丙烯酸甲酯混合制成油相，在所配油相中加入油相质量2/3的聚异丁烯丁二酰亚胺加热至85℃熔化得到复合油相。
29.3、配制质量分数为40％的亚硝酸钠水溶液为发泡剂；按质量百分数取21％的磷酸二氢铵、27％的硝酸铵、6％的石墨烯纳米片，余量为水混合均匀制得敏化促进剂。
30.4、按重量份数取：水相溶液100份、复合油相8份、发泡剂3份、敏化促进剂1.5份；将水相溶液与复合油相混合成乳得到乳化基质，将乳化基质加热至85℃，然后直接加入混合均匀的发泡剂、敏化促进剂，反应4分钟，装药包装得到乳化炸药。
31.实施例2
32.一种高储存稳定性的高温快速化学敏化乳化炸药：
33.1、按质量百分数将14.5％的水、68.8％的硝酸铵、13.2％的工业硝酸钠、3.5％的消焰剂加入至水相溶化罐，加热至100℃溶化得到水相溶液；然后加入少量一水柠檬酸至水相溶液ph为3.6。
34.2、按质量比1：2：1.6：0.2取石蜡、复合蜡、凡士林、聚甲基丙烯酸甲酯混合制成油相，在所配油相中加入油相质量2/3的聚异丁烯丁二酰亚胺加热至85℃熔化得到复合油相。
35.3、配制质量分数为40％的亚硝酸钠水溶液为发泡剂；按质量百分数取19％的磷酸二氢铵、28％的硝酸铵、7％的石墨烯纳米片，余量为水混合均匀制得敏化促进剂。
36.4、按重量份数取：水相溶液100份、复合油相8份、发泡剂3份、敏化促进剂1.2份；将水相溶液与复合油相混合成乳得到乳化基质，将乳化基质加热至85℃，然后直接加入混合均匀的发泡剂、敏化促进剂，反应3分钟，装药包装得到乳化炸药。
37.实施例3
38.一种高储存稳定性的高温快速化学敏化乳化炸药：
39.1、按质量百分数将14.5％的水、68.8％的硝酸铵、13.2％的工业硝酸钠、3.5％的消焰剂加入至水相溶化罐，加热至95℃溶化得到水相溶液；然后加入少量一水柠檬酸至水相溶液ph为4.2。
40.2、按质量比1：2：1.6：0.2取石蜡、复合蜡、凡士林、聚甲基丙烯酸甲酯混合制成油相，在所配油相中加入油相质量2/3的聚异丁烯丁二酰亚胺加热至90℃熔化得到复合油相。
41.3、配制质量分数为42％的亚硝酸钠水溶液为发泡剂；按质量百分数取22％的磷酸二氢铵、24％的硝酸铵、6％的石墨烯纳米片，余量为水混合均匀制得敏化促进剂。
42.4、按重量份数取：水相溶液100份、复合油相7份、发泡剂2份、敏化促进剂1.8份；将水相溶液与复合油相混合成乳得到乳化基质，将乳化基质加热至80℃，然后直接加入混合均匀的发泡剂、敏化促进剂，反应4分钟，装药包装得到乳化炸药。
43.对实施例1
‑
3制得的乳化炸药样品进行质检：初始爆速为4430
‑
4570m/s，储存7个月后爆速为4410
‑
4550m/s，储存12个月后爆速为4280
‑
4390m/s，储存16个月后爆速为4040
‑
4160m/s。可以看出，本发明制备方法可以大幅度提升乳化炸药的储存稳定性，大大延长其贮存周期。
44.对比例1
45.一种高温快速化学敏化乳化炸药：
46.1、按质量百分数将14.5％的水、68.8％的硝酸铵、13.2％的工业硝酸钠、3.5％的消焰剂加入至水相溶化罐，加热至100℃溶化得到水相溶液；然后加入少量一水柠檬酸至水相溶液ph为3.9。
47.2、按质量比1：2：1.6取石蜡、复合蜡、凡士林混合制成油相，在所配油相中加入油相质量2/3的聚异丁烯丁二酰亚胺加热至85℃熔化得到复合油相。
48.3、配制质量分数为40％的亚硝酸钠水溶液为发泡剂；按质量百分数取21％的磷酸二氢铵、27％的硝酸铵、6％的石墨烯纳米片，余量为水混合均匀制得敏化促进剂。
49.4、按重量份数取：水相溶液100份、复合油相8份、发泡剂3份、敏化促进剂1.5份；将水相溶液与复合油相混合成乳得到乳化基质，将乳化基质加热至85℃，然后直接加入混合均匀的发泡剂、敏化促进剂，反应4分钟，装药包装得到乳化炸药。
50.对比例2
51.一种高温快速化学敏化乳化炸药：
52.1、按质量百分数将14.5％的水、68.8％的硝酸铵、13.2％的工业硝酸钠、3.5％的消焰剂加入至水相溶化罐，加热至100℃溶化得到水相溶液；然后加入少量一水柠檬酸至水相溶液ph为3.9。
53.2、按质量比1：2：1.6：0.2取石蜡、复合蜡、凡士林、聚甲基丙烯酸甲酯混合制成油相，在所配油相中加入油相质量2/3的聚异丁烯丁二酰亚胺加热至85℃熔化得到复合油相。
54.3、配制质量分数为40％的亚硝酸钠水溶液为发泡剂；按质量百分数取21％的磷酸二氢铵、27％的硝酸铵，余量为水混合均匀制得敏化促进剂。
55.4、按重量份数取：水相溶液100份、复合油相8份、发泡剂3份、敏化促进剂1.5份；将水相溶液与复合油相混合成乳得到乳化基质，将乳化基质加热至85℃，然后直接加入混合均匀的发泡剂、敏化促进剂，反应4分钟，装药包装得到乳化炸药。
56.对对比例1、2制得的乳化炸药进行质检：初始爆速为4420
‑
4540m/s，储存7个月后爆速为4100
‑
4150m/s，储存10个月后爆速为3820
‑
3880m/s。
57.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本技术的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本技术请求保护的技术方案范围当中。