一種高性能改性銨油炸藥的研制

朱啟忠,李 勇

(麻城凱龍科技化工有限公司， 湖北 麻城市 438300)

一種高性能改性銨油炸藥的研制

朱啟忠,李 勇

(麻城凱龍科技化工有限公司， 湖北 麻城市 438300)

目前改性銨油炸藥常采用普通的表面活性劑，存在性能不足、吸潮結(jié)塊等問題，為了提高改性銨油炸藥的性能，利用雙子表面活性劑的優(yōu)異性能，將其添加到改性劑與油相材料中，研制了一種高性能改性銨油炸藥。并通過性能測試，試驗結(jié)果表明，研制的高性能改性銨油炸藥的爆炸性能好，儲存期長，顯著優(yōu)于普通改性銨油炸藥。

改性銨油炸藥;雙子表面活性劑;高性能

0 引 言

改性銨油炸藥是在銨油炸藥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型混合型無梯粉狀銨油炸藥。通過采用表面活性劑對硝銨進行改性，并通過各種技術(shù)措施提高復(fù)合油相在改性硝銨表面的包覆強度，使得改性銨油炸藥的性能基本達(dá)到了原銨梯炸藥性能。

目前，常用的硝銨改性劑主要有SP40、SP60、SP80、硬脂酸及鹽、脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸鈉、脂肪烷基胺等。其中最常用的改性劑為十八胺或十八胺鹽[1-2]。但其采用的表面活性劑均為普通的表面活性劑，性能改善不大，仍然存在爆速和作功能力不足的問題，以及吸潮結(jié)塊、不利儲存等缺陷，限制其廣泛應(yīng)用。

高威力高性能硝銨炸藥是國內(nèi)外礦用炸藥的重要發(fā)展趨勢。研究如何提高改性銨油炸藥的性能是當(dāng)今粉狀硝銨炸藥技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的科研課題。

雙子表面活性劑是一種新型表面活性劑，臨界膠束濃度低(一般比現(xiàn)有乳化劑低2～3個數(shù)量級)，能夠更有效地降低表面張力，且其與其它表面活性劑混合時表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應(yīng)。雙子表面活性劑的獨特分子結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的性能，在三次采油、洗滌劑、化妝品、造紙、紡織、金屬防腐、催化劑合成、乳液聚合、膠乳穩(wěn)定、膠凝、殺菌、煤泥浮選、基因治療和轉(zhuǎn)染等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[4-7]，但尚未見應(yīng)用于改性銨油炸藥中。

本文利用雙子表面活性劑的優(yōu)異性能，將其添加到改性劑與油相材料中，研制了一種高性能改性銨油炸藥。

1 高性能改性銨油炸藥

1.1 高性能改性銨油炸藥研制的基本思想

基于改性銨油炸藥是典型的混合炸藥，氧化劑與還原劑的緊密接觸程度是決定其爆炸性能的關(guān)鍵。如何提高氧化劑與還原劑接觸的比表面積，提高油相材料對固態(tài)硝酸銨的包覆能力，是提高改性銨油炸藥爆炸性能的根本。本文擬在配方中添加雙子表面活性劑，利用雙子表面活性劑的優(yōu)異性能提高硝酸銨的改性效果，提高氧化劑硝酸銨與還原劑油相材料的接觸面積及油相對硝銨的包覆力，進而達(dá)到提高炸藥爆炸性能及儲存穩(wěn)定性的目的。

1.2 配方設(shè)計的基本原理

根據(jù)硝銨改性原理，硝銨具有高極性表面和多孔結(jié)構(gòu)，易吸濕結(jié)塊影響炸藥性能，同時高極性的硝銨難以與非極性的油相物質(zhì)很好地耦合。表面活性劑是一種兩性物質(zhì)，含有極性的頭基(也稱離子頭基)和非極性的長碳鏈。表面活性劑加入后，其極性頭基吸附在硝銨的髙極性表面，疏水性的碳鏈則伸向外部，形成了疏水性的包覆膜。表面活性劑的加入，最直接的作用是大大降低了硝酸銨顆粒的表面自由能，使其易于碾磨。同時，表面活性劑的疏水鏈在其表面形成的疏水性包覆膜，既可以阻擋水分進入，改善硝酸銨的吸濕性，又增大了硝酸銨與油相物質(zhì)之間的吸附和潤濕作用的強度，使氧化劑(硝酸銨)和還原劑(油相)接觸緊密，從而提高了炸藥的爆炸性能。改性后的硝酸銨顆粒表面布滿微氣孔，這些微氣孔可以形成高溫高壓的“熱點”，使體系的敏感度提高，進而提高爆炸性能。

雙子表面活性劑是一種新型表面活性劑，普通表面活性劑一般只有一個極性基頭與一條非極性的碳鏈，雙子表面活性劑則含有兩個極性頭基與兩條碳鏈(見圖1)，而且雙子表面活性劑長鏈上還含有很多極性較強的含氧官能團(如C=O，O-H，C=O-O-C，C-O-C)。這些極性基團均能與極性的硝銨發(fā)生作用吸附在硝銨的高極性表面，疏水性的碳鏈則伸向外部形成疏水性包覆膜。

因此，添加含雙子表面活性劑的高性能硝銨改性劑，在同等條件下，硝銨顆粒的表面自由能降低得更多，使其更易于碾磨。在同等條件下，制備的硝銨細(xì)度更高，與還原劑油相的接觸面積更大，爆炸性能更高；雙子表面活性劑含有的多個極性基團均能與極性的硝銨發(fā)生作用吸附在硝銨的高極性表面，疏水性的碳鏈則伸向外部形成疏水性包覆膜，與之復(fù)配的其他表面活性劑穿插在其中，產(chǎn)生了很好的協(xié)同作用，這樣就在硝銨表面形成了一層牢固而又緊密的包覆層，提高了硝銨的防吸濕性，使產(chǎn)品的儲存穩(wěn)定性更好。在油相材料中添加含雙子表面活性劑的復(fù)合表面活性劑，通過表面活性劑的橋梁作用，進一步提高油相材料對硝銨的包覆力，提高炸藥的爆炸性能和儲存穩(wěn)定性。

圖1 雙子表面活性劑

1.3 高性能改性劑的研制

高性能改性劑選擇在常用改性劑基礎(chǔ)上，添加非離子型雙子表面活性劑，通過理論分析與試驗驗證，確定高性能硝銨改性劑的配比(重量百分比)如表1所示。

表1 高性能改性劑的配比/%

在相同制備條件下，采用高性能改性劑改性的氧化劑硝銨的細(xì)度為150目篩下物為85%，而采用普通改性劑改性的氧化劑硝銨的細(xì)度為120目篩下物為70%。可見，高性能改性劑改性效果優(yōu)于普通改性劑，增大了氧化劑的比表面積，可有效提高炸藥的爆炸性能。

1.4 油相材料配方的研制

油相材料選用復(fù)合油相，在復(fù)合油相中添加非離子型雙子表面活性劑，復(fù)配以硬脂酸，進一步提高油相對硝銨的包覆能力。通過試驗，確定油相材料的配比(重量百分比)如表2所示。

表2 油相材料的配比/%

1.5 高性能改性銨油炸藥的配方

通過理論計算與試驗驗證，確定高性能改性銨油炸藥(巖石型)的配方如表3所示。

表3 高性能改性銨油炸藥的配方/%

2 性能測試

采用研制的高性能改性銨油炸藥的配方制備炸藥，測試其性能，結(jié)果見表4。為對比效果，測定了普通改性銨油炸藥的性能，如表5所示。

表4 高性能改性銨油炸藥的性能測試結(jié)果(n=5)

表5 普通改性銨油炸藥的性能測試結(jié)果(n=5)

從表4～表5可以看出，高性能改性銨油炸藥的爆炸性能優(yōu)于普通改性銨油炸藥，儲存期提高了30%以上。

3 結(jié) 論

通過在改性劑與油相中添加雙子表面活性劑，研制了一種高性能改性銨油炸藥，試驗結(jié)果表明，研制的高性能改性銨油炸藥的爆炸性能好，儲存期長，顯著優(yōu)于普通改性銨油炸藥，具有較好的應(yīng)用前景。

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[4]陸麗園，張東杰.雙子表面活性劑對煤泥浮選的影響[J].選煤技術(shù)，2013(5)：11-14.

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2017-02-17)

朱啟忠(1970-)，男，湖北荊門人，工程師，主要從事民爆工作，Email:1137984015@qq.com。