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(wèn)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(guò)性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明，研制的高性能改性銨油炸藥的爆炸性能好，儲(chǔ)存期長(zhǎng)，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(lái)的一種新型混合型無(wú)梯粉狀銨油炸藥。通過(guò)采用表面活性劑對(duì)硝銨進(jìn)行改性，并通過(guò)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(qiáng)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(wèn)題，以及吸潮結(jié)塊、不利儲(chǔ)存等缺陷，限制其廣泛應(yīng)用。

高威力高性能硝銨炸藥是國(guó)內(nèi)外礦用炸藥的重要發(fā)展趨勢(shì)。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(gè)數(shù)量級(jí))，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(shí)表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應(yīng)。雙子表面活性劑的獨(dú)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(jiàn)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(duì)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(duì)硝銨的包覆力，進(jìn)而達(dá)到提高炸藥爆炸性能及儲(chǔ)存穩(wěn)定性的目的。

1.2 配方設(shè)計(jì)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(shí)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(zhǎng)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(shí)，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(jìn)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(rùn)濕作用的強(qiáng)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(diǎn)”，使體系的敏感度提高，進(jìn)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(gè)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(gè)極性頭基與兩條碳鏈(見(jiàn)圖1)，而且雙子表面活性劑長(zhǎng)鏈上還含有很多極性較強(qiáng)的含氧官能團(tuán)(如C=O，O-H，C=O-O-C，C-O-C)。這些極性基團(tuán)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(gè)極性基團(tuán)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(chǔ)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(guò)表面活性劑的橋梁作用，進(jìn)一步提高油相材料對(duì)硝銨的包覆力，提高炸藥的爆炸性能和儲(chǔ)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(guò)理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)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%?？梢?jiàn)，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(jìn)一步提高油相對(duì)硝銨的包覆能力。通過(guò)試驗(yàn)，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(guò)理論計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)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(cè)試

采用研制的高性能改性銨油炸藥的配方制備炸藥，測(cè)試其性能，結(jié)果見(jiàn)表4。為對(duì)比效果，測(cè)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(cè)試結(jié)果(n=5)

表5 普通改性銨油炸藥的性能測(cè)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(chǔ)存期提高了30%以上。

3 結(jié) 論

通過(guò)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(yàn)結(jié)果表明，研制的高性能改性銨油炸藥的爆炸性能好，儲(chǔ)存期長(zhǎng)，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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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。