复合乳化剂对乳化炸药稳定性的影响分析

钟洁彬　马建斌

摘要：单一乳化剂按照一定比例配比之后成为复合乳化剂。使用复合乳化剂制造乳化炸药，能够增加乳化炸药的稳定性。文章分析了乳化剂形成机理、影响乳化剂炸药的因素，证明了复合乳化剂能够提高乳化炸药的稳定性。

关键词：复合乳化剂；乳化炸药；稳定性

1、引言

工业生产和工程建设中，经常使用乳化炸药。乳化炸药的稳定性，一直是炸药行业和相關研究领域各人士较为关心的问题。传统制备乳化炸药的物质，即span-80，由于各项性能不稳定，使得乳化炸药的性能得不到较好保障。乳化剂选好了、选恰当了，能够提高乳化炸药的爆炸力和它的稳定性；选不好乳化剂，会造成乳化炸药不稳定，爆炸力度弱。选择合适的稳定剂，主要看它的性能。不同的乳化剂在不同的环境下，有不同的反应，选其中性能最好的乳化剂，才能提高乳化炸药的稳定性。

2、乳化剂形成机理

乳化剂中的亲水基伸入水相、亲油基伸入了油相之中，生成乳胶。所以乳胶的稳定性跟亲水基和亲油基的亲和能力有重要关系。亲和能力较弱的话，虽然仍可生成乳胶，但是乳胶在长期贮存过程中，会发生乳化剂离开水油两相的情况。造成乳化炸药中乳胶粒子聚集，产生大颗粒液滴。没有进行乳化作用的油相水相，毫无疑问就会出现破乳和分层的现象。这种现象，容易导致乳化炸药的稳定性大大降低，极有可能出现乳化炸药拒爆的情况。分子结构相近的两种物质，不容易发生排斥，相互之间的亲和力比较好。[1]可以在乳化炸药制造过程中，使用这种结构的乳化剂，这样就可以生产出性能较为稳定的乳化炸药。

3、影响乳化炸药的因素

根据国内外乳化剂方面的配比和现有的研究成果，设计出不同的配比方案。将复合蜡、机油和复合乳化剂作为复合油相材料，水相材料选择硝酸铵、硝酸钠以及水。再用化学发泡剂将所得的乳化基质发泡。这样就可以获得不同种类的乳化炸药。这样配制出来的乳化炸药虽然有不同之处，但造成它们不同的因素有：

3.1与形成复合油相的油膜厚度强度有关

在W/O结构下，乳化炸药不容易发生乳化液破坏过程。主要原因是，外部环境变化使得过饱和盐溶液析出晶体。这类析出晶体的情况对整个油膜的破坏性是很强的。另外，油膜破裂可以让分散相滴液合并起来。[2]油膜的破裂速度受界面张力的影响。油膜的厚度和强度增加，乳化剂的性能也相应的增加。复合乳化剂的贮存更加稳定了，整个乳化炸药的稳定性和爆轰性也就会得到相应的提高。

3.2与形成复合乳化剂粘度有关

敏化气泡能够增加乳化炸药的爆轰敏感度。油相材料组分有粘度，这种粘度可以帮助敏化气泡进行有效维持，还可以对乳化炸药的外观产生一定影响。在乳化炸药使用过程中，如果恰好粘度不够，则会导致敏化气泡聚合在一起或者出现满溢的现象，会对整个乳化炸药性能造成影响，尤其对乳化炸药的爆轰性有一定损失。复合乳化剂本身是相对分子质量较大的物质，能够增加油相材料组合的粘度，还能增加炸药的稳定性，是一种更具优势的高分子乳化剂。炸药性能稳定，在使用过程则会有更好的爆轰。复合乳化剂能够效用明显的将乳化炸药中可能会出现絮凝现象的成分粘滞住。所以，乳化剂的粘度能够对乳化炸药的稳定性产生一定影响。[3]

3.3与乳化剂分子结构有关

Span-80是一种单一乳化剂，它的分子结构比较小。单一乳化剂中的各个分子，在相互作用下产生排斥，并且在分子与分子之间形成了一定空隙。所以单一乳化剂乳化炸药中，水分子从油膜的这些空隙中被挤压出来，破乳现象常有发生。但是，如果将单一乳化剂换成复合乳化剂，情况正好会有很大改观。复合乳化剂会使油膜分子的膜变厚变强，如果每一个油膜分子都增加厚度，那么油膜分子经过堆积，无疑会使絮凝情况大大减少，乳化炸药的稳定性得到十足提升。由此可见，乳化剂的分子结构对整个乳化剂甚至是乳化炸药有很大影响。

4、复合乳化剂配比

乳化炸药生产中，使用span-80的频率比较高。因为它成乳快，而且可以为炸药生产节省成本，所以是比较常见的乳化剂。虽然它在炸药生产中使用广泛，但仍然存在一定劣势。因为span-80的分子质量较小，所以油膜形成之后强度较弱。聚异丁烯二酸丁酸酐和多元醇，将二者进行脂化反应，可以生成聚烯基多元醇类。聚烯基多元醇是一种高分子醇胺乳化剂。它的内部含有羟基和酯基，这二者都具有较强的亲水性能，且乳化能力不赖。醇胺乳化剂的相对分子质量比原有的span-80大，由它形成的油膜，其厚度和强度也比span-80的更有优势。[4]醇胺乳化剂正好可以弥补span-80的不足。在生产炸药时，可以采用70%的醇胺乳化剂加30%的span-80的配比方式，配比出性能更优的复合乳化剂。

5、复合乳化剂对乳化炸药稳定性的影响

5.1高低温环境下复合乳化剂性能变化，以及对乳化炸药的影响

惯用的span-80具有热力学不稳定性，所以在环境发生变化的时候，它的性能也会发生变化，导致乳化炸药中的胶体状态遭到破坏。考察不同种类的乳化炸药样品的稳定性时，需要用高、低温交替的方法。这种方法，主要是利用人为制造的两个不同的环境，即高温环境、低温环境，对不同种类的乳化炸药进行循环的冷热贮存实验，促使乳化炸药发生老化。在这个过程中对乳化炸药的稳定性进行预测。还能通过这个过程，对不同种类炸药的配比方法和工艺等进行一定比较。具体操作步骤是，先把它们放在-20℃的环境中，时长三个小时。再把它们放在50℃的环境中，也放三小时。这样一冷一热一个循环进行测试，观察人员要在这一过程中，用显微镜观察样品中是否析出晶体。[5]实验过程中会析出硝酸盐，而且不断增多。观察人员应该在每一次循环试验结束后，对乳胶基质的电导率进行记录。重复实验，能够在反复实验中显示出良好性能样品，说明它的稳定性也比较好。

将醇胺乳化剂和span-80作为一种复合乳化剂，进行高低温循环实验。由于醇胺乳化剂能够帮助油膜增加厚度，所以硝酸盐很难将其破坏。以此可以证明，这种复合乳化剂可以增强乳化炸药的稳定性。原因是：醇胺乳化剂的相对分子质量较大，能够使油相粘度增加，对絮凝现象有效抑制。

5.2复合乳化剂对乳化炸药猛度、爆速的影响

炸药在爆炸的时候，因为内部各种材料发生反应释放了大量气体，气体膨胀到最大限度会冲破表面的束缚物。冲破的这一瞬间，温度达到最高点、压力到了最大限度，跟炸药接触的物体包括地面会受到强烈冲击力，并发生破碎情况。这种破碎情况被人们用来定义炸药的猛度。乳化炸药的猛度，是它的一个重要的性能指标。而乳化炸药的爆速是一种爆轰参数，可以用简单方法就能准确测量出它的数值。根据炸药的爆速和猛度，可以帮助观察人员对乳化炸药的稳定性进行判定。

复合乳化剂能够在提高乳化炸药稳定性的同时，对其爆轰性也能产生影响。原因是：醇胺乳化剂的相对分子质量较大，它能够使乳化剂的粘度显著增加，使得水油相能被油膜很好的包覆，促进了乳化炸药中水油相更好的结合。最终保证了乳化炸药的爆轰性能。

结束语：

复合乳化剂由两种结构相近的物质构成，不容易发生排斥反应。稳定的高分子乳化剂能够将油膜的厚度和强度大大提高，即使盐水溶液在外部环境作用下发生变化析出晶体时，油膜也能将其包裹住。这为乳化炸药的性能带来了保障。

参考文献：

[1]陈丽花. 浅谈如何提高乳化炸药稳定性[J]. 能源与环境，2012，04：135-136.

[2]胡健. 乳化剂对乳化炸药的稳定性影响研究[J]. 河南科技，2014，01：63.

[3]谢守冬. 复合乳化剂对乳化炸药稳定性的影响研究[J]. 科技与创新，2015，16：60-61.

[4]殷雅婷，刘勇，葛茜云. 复合乳化剂对乳化炸药稳定性的影响研究[J]. 广州化工，2014，13：32-34.

[5]孙信林. 浅谈乳化炸药稳定性的提高[J]. 煤矿爆破，2013，02：37-38.