油酸C18：1含量 對乳化炸藥用SP-80乳化劑質(zhì)量的影響

龍維斌(葛洲壩易普力湖北昌泰民爆有限公司，湖北 宜昌 443100)

0 引言

乳化炸藥目前在國內(nèi)已被廣泛使用，可為包裝型乳化炸藥和散裝型乳化炸藥。乳化炸藥是一種油包水結(jié)構(gòu)，通過適宜的乳化劑和乳化力將硝酸銨水溶液(水相)與蠟油類物質(zhì)(油相)乳化形成穩(wěn)定的乳膠體系。SP-80乳化劑就是應(yīng)用于乳化炸藥生產(chǎn)的一種最基本、應(yīng)用最廣泛的乳化劑材料。SP-80乳化劑由油酸和山梨糖醇經(jīng)酯化反應(yīng)制得，工業(yè)油酸根據(jù)C18：1含量不同又分為不同的質(zhì)量等級。文章主要圍繞乳化炸藥生產(chǎn)應(yīng)用要求，探究了油酸C18：1含量對乳化炸藥用SP-80乳化劑質(zhì)量的影響[1]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)試劑與儀器

硝酸銨、柴油、油酸、山梨醇等；高速分散機(jī)、高速離心機(jī)、透反射偏光顯微鏡。

1.2 乳化劑生產(chǎn)

按照生產(chǎn)工藝分別使用C18：1約50%、70%濃度的油酸與山梨醇經(jīng)醚化、酯化反應(yīng)生產(chǎn)SP-80乳化劑A、B。

1.3 乳膠基質(zhì)制備

水相：硝酸銨76.5%、水17%，溫度90～92℃；油相：柴油3%、機(jī)油2%、乳化劑1.5%，均勻混合；乳化：乳化轉(zhuǎn)速1 800 r/min、乳化時(shí)間60 s。

1.4 性能檢測

(1)取乳化劑進(jìn)行起乳能力檢測，考察對比最小起乳量和最小起乳轉(zhuǎn)速情況。

(2)取乳膠基質(zhì)進(jìn)行自然儲存、浸水儲存、離心分離等處理，檢測乳膠基質(zhì)硝酸銨析出量，并使用透反射偏光顯微鏡觀測乳膠基質(zhì)析晶情況。

2 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)生產(chǎn)工藝使用不同油酸合成了兩種SP-80乳化劑，其中：SP-80乳化劑A酸值2.87 mgKOH/g，皂化值141.92 mgKOH/g， 羥 值267.54 mgKOH/g，動 力 黏 度800 mPa·s(40 ℃)；SP-80乳化 劑B酸 值2.85 mgKOH/g，皂 化 值141.30 mgKOH/g，羥 值256.66 mgKOH/g，動力黏度780 mPa·s(40 ℃)[2]。

2.1 起乳能力

分別使用SP-80乳化劑A、B制備乳膠基質(zhì)，改變?nèi)榛瘎┤榛昧考叭榛鬓D(zhuǎn)速，調(diào)整不同乳化條件，以考察SP-80乳化劑的起乳能力情況。

2.1.1 最小起乳量

最小起乳量考察試驗(yàn)按照表1工藝進(jìn)行。取1 g SP-80乳化劑進(jìn)行起乳試驗(yàn)，考察起乳時(shí)間和成乳后基質(zhì)析晶速度情況，如表1所示。在乳化力一定時(shí)，SP-80乳化劑A、B的最小起乳量起乳速度無明顯差異。

表1 SP-80乳化劑最小起乳量試驗(yàn)工藝

圖1為SP-80乳化劑A、B制備的乳膠基質(zhì)在自然放置條件下10 min的外觀析晶情況。根據(jù)如表1、圖1所示。(1)在“乳化轉(zhuǎn)速1 800 r/min ”“乳化劑用量1 g”試驗(yàn)條件下，SP-80乳化劑樣品A、B制備的乳膠基質(zhì)自然放置條件下析晶速度差異不大，均有明顯析晶，可能原因?yàn)椋谥迫樵O(shè)備乳化能力足夠的情況下，兩種乳化劑的起乳差異不大；(2)從10 min的析晶情況看，雖然兩種乳化劑制備的乳膠基質(zhì)表面均有析晶，但比較析晶起殼厚度(通過手指感觸)，SP-80乳化劑A制備的乳膠基質(zhì)析晶厚度要更薄一些，分析可能由于SP-80乳化劑A黏度較高引起[3]。

圖1 SP-80乳化劑制備乳膠基質(zhì)自然放置析晶情況

2.1.2 最小起乳轉(zhuǎn)速

乳化劑最小起乳轉(zhuǎn)速一般采用“固定乳化劑用量、降低乳化轉(zhuǎn)速”來進(jìn)行考察。結(jié)合以往對“乳化轉(zhuǎn)速與乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性”的相關(guān)研究結(jié)果，本次最小起乳轉(zhuǎn)速設(shè)定為600 r/min。

如表2所示，以散裝乳化炸藥工藝配方為基礎(chǔ)，乳化轉(zhuǎn)速600 r/min 時(shí)，SP-80乳化劑A制備的乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性要明顯劣于SP-80乳化劑B，特別是浸水儲存穩(wěn)定性差異明顯。表明，在制乳設(shè)備乳化能力不足情況下，不同C18：1濃度油酸生產(chǎn)的SP-80乳化劑的起乳性能有明顯差異。起乳時(shí)間無明顯差異，乳膠基質(zhì)稀。

表2 SP-80乳化劑最小起乳轉(zhuǎn)速試驗(yàn)情況

2.2 乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性情況

以地面站配方工藝為參考，使用不同SP-80乳化劑制備乳膠基質(zhì)，并考察乳膠基質(zhì)性能。

2.2.1 乳膠基質(zhì)離心分離穩(wěn)定性

每隔15 min檢測一次乳膠基質(zhì)離心出油率，共檢測4次。其中：SP-80乳化劑A制備的乳膠基質(zhì)離心出油率分別為：41.87、63.87、72.09、75.57；SP-80乳化劑B制備的乳膠基質(zhì)離心出油率分別為：45.60、66.98、74.05、77.82。對比4次離心出油率數(shù)據(jù)，以地面站散裝乳化炸藥配方為基礎(chǔ)，SP-80乳化劑A、B制備的乳膠基質(zhì)離心穩(wěn)定性無明顯差異。

2.2.2 乳膠基質(zhì)自然儲存穩(wěn)定性

以地面站散裝乳化炸藥配方為基礎(chǔ)，將SP-80乳化劑A、B制備的乳膠基質(zhì)在自然環(huán)境下儲存。經(jīng)顯微析晶情況檢測，自然儲存第9天及第19天時(shí)，顯微鏡觀測的乳膠基質(zhì)析晶情況無明顯差異，析晶面積均小于0.2%。在自然儲存9天、19天時(shí)，SP-80乳化劑A、B制備的乳膠基質(zhì)通過肉眼外觀觀察，均有乳膠基質(zhì)光澤，外觀上無明顯差異。

2.2.3 乳膠基質(zhì)浸水儲存穩(wěn)定性

以地面站散裝乳化炸藥配方為基礎(chǔ)，將SP-80乳化劑A、B制備的乳膠基質(zhì)浸入水中，一定時(shí)間后取樣檢測乳膠基質(zhì)硝酸銨析出量情況。其中，SP-80乳化劑A制備的乳膠基質(zhì)浸水儲存3天、9天時(shí)，硝酸銨析出量分別為0.048 5、0.072 8；SP-80乳化劑B制備的乳膠基質(zhì)浸水儲存3天、9天時(shí)，硝酸銨析出量分別為0.044 5、0.046 5。根據(jù)檢測情況，油酸C18：1含量相對較低時(shí)，油酸生產(chǎn)的SP-80乳化劑制備的乳膠基質(zhì)浸水儲存穩(wěn)定性較差。

3 結(jié)語

根據(jù)當(dāng)前試驗(yàn)研究情況，在散裝乳膠基質(zhì)配方工藝和試驗(yàn)條件下：

(1)制備乳膠基質(zhì)所用乳化力足夠時(shí)，不同C18：1濃度油酸生產(chǎn)的SP-80乳化劑極限起乳能力無明顯差異。

(2)不同C18：1濃度油酸生產(chǎn)的SP-80乳化劑制備的乳膠基質(zhì)離心出油率無明顯差異。

(3)C18：1濃度低的油酸生產(chǎn)的SP-80乳化劑制備的乳膠基質(zhì)浸水儲存穩(wěn)定性略差。

(4)不同C18：1濃度油酸生產(chǎn)的SP-80乳化劑制備的乳膠基質(zhì)自然儲存一定時(shí)間析晶情況無明顯差異。

根據(jù)上述試驗(yàn)研究，在使用低濃度C18：1油酸生產(chǎn)的SP-80乳化劑時(shí)，為了保證乳膠基質(zhì)質(zhì)量，必須使制備乳膠基質(zhì)的乳化力具有足夠強(qiáng)度，使乳化劑盡量達(dá)到完全乳化的水平，以減小C18：1濃度差異帶來的乳化差異。