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一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药及其制备方法
申请号	CN202311760341.4	申请日	2023-12-20	公开(公告)号	CN117736055A	公开(公告)日	2024-03-22
申请人	四川雅化民爆集团有限公司;			发明人	徐伟; 孙玉红; 王杰; 代道勇; 李沛; 郑佳; 何彪;
摘要	本发明公开了一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药及其制备方法，涉及乳化炸药制备技术领域。解决了现有的常规乳化炸药在高海拔低温低压环境下稳定性较差和炸药使用受限的问题。乳化炸药，包括硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑6.0‰、水 10％‑13％。还提供上述乳化炸药的制备方法，取硝酸铵搅拌至完全溶解，加入硝酸钠搅拌至溶解，加热保温得水相溶液；取乳化一体化油相加热、过滤后保温得到油相混合液，将油相混合液、水相溶液置入乳化器，高速剪切乳化得乳胶基质并冷却到工艺温度后，加入催化剂、发泡剂搅拌，得敏化乳胶基质；将敏化乳胶基质包装得到成品。
权利要求	1.一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，其特征在于，包括以下组分及其质量百分数，硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑6.0‰、水10％‑13％。 2.根据权利要求1所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，其特征在于，所述乳化一体化油相包括以下组分及其质量百分数：复合蜡55％‑60％、工业白油2％‑8％、高分子助剂0‑6％、乳化剂32％‑38％。 3.根据权利要求2所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，其特征在于，所指高分子助剂为聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸醇胺类、聚异丁烯丁二酸酯类中的一种或多种。 4.根据权利要求1所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，其特征在于，所述硝酸铵、所述硝酸钠、所述水组成了水相，所述水相的pH值为4.1‑5.2。 5.根据权利要求4所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，其特征在于，所述水相的质量百分数为93％～95.0％。 6.一种如权利要求1‑5任一项所述的高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤： S1、取容器置入硝酸铵搅拌至完全溶解，加入硝酸钠，搅拌至完全溶解，加热至第一预设温度，保温，得水相溶液； S2、取乳化一体化油相置入容器内加热至第二预设温度，过滤后保温，得到油相混合液； S3、将油相混合液、水相溶液置入乳化器，搅拌乳化得乳胶； S4、将乳胶冷却至第三预设温度，加入催化剂、发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶； S5、将敏化乳胶进行包装得到药卷，并消除装药气泡，得到成品的乳化炸药。 7.根据权利要求6所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，其特征在于，所述S3中的乳化器包括但不限于动态乳化器，所述动态乳化器的转速为1300‑1500r/min。 8.根据权利要求6所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为100‑110℃。 9.根据权利要求6所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，其特征在于，所述第二预设温度为90‑100℃。 10.根据权利要求6所述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，其特征在于，所述第三预设温度为50‑60℃。
说明书全文	一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药及其制备方法技术领域 [0001] 本发明涉及乳化炸药制备技术领域，具体为一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药及其制备方法。背景技术 [0002] 乳化炸药是借助乳化剂的作用，使氧化剂盐类水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水型的乳胶状炸药，是20世纪70年代发展起来的新型工业炸药。 [0003] 乳化炸药通常都是由硝酸铵等无机氧化剂盐水溶液和油相燃料组分构成的，一般不含单质炸药。按照炸药起爆时的灼热核(热点)理论，在该类炸药中均匀分布着的无数微小气泡就成为炸药起爆时的灼热点。亦即在外界起爆冲量的机械能作用下被绝热压缩，机械能转化为热能，微小气泡不断加热升温，在10–3～10‑5s的极短时间形成一系列温度高达400～600℃的灼热点，从而激发炸药爆、轰。 [0004] 乳化炸药应用领域广泛。但在高海拔低温低压环境下，现有的常规乳化炸药稳定性较差，使得在高海拔低温低压环境下，乳化炸药的性能有限，不能满足特定环境下的需求。发明内容 [0005] 本发明的目的在于：为了解决现有的常规乳化炸药在高海拔低温低压环境下稳定性较差和炸药使用受限的问题，本发明提供一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药及其制备方法，本乳化炸药能够在高海拔低温低压环境下保持良好的稳定性。 [0006] 本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案： [0007] 一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，包括以下组分及其质量百分数，硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑ 6.0‰、水10％‑13％。 [0008] 进一步的，所述乳化一体化油相包括以下组分及其质量百分数：复合蜡55％‑60％、工业白油2％‑8％、高分子助剂0‑6％、乳化剂32％‑38％。 [0009] 进一步的，所指高分子助剂为聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸醇胺类、聚异丁烯丁二酸酯类中的一种或多种。 [0010] 进一步的，所述硝酸铵、所述硝酸钠、所述水组成了水相，所述水相的pH值为4.1‑5.2。 [0011] 进一步的，所述水相的质量百分数为93％～95.0％。 [0012] 本发明还提供如上述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： [0013] S1、取容器置入硝酸铵搅拌至完全溶解，加入硝酸钠，搅拌至完全溶解，加热至第一预设温度，保温，得水相溶液； [0014] S2、取乳化一体化油相置入容器内加热至第二预设温度，过滤后保温，得到油相混合液； [0015] S3、将油相混合液、水相溶液置入乳化器，搅拌乳化得乳胶； [0016] S4、将乳胶冷却至第三预设温度，加入催化剂、发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶； [0017] S5、将敏化乳胶进行包装得到药卷，并消除装药气泡，得到成品的乳化炸药。 [0018] 进一步的，所述S3中的乳化器包括但不限于动态乳化器，所述动态乳化器的转速为1300‑1500r/min。 [0019] 进一步的，所述第一预设温度为100‑110℃。 [0020] 进一步的，所述第二预设温度为90‑100℃。 [0021] 进一步的，所述第三预设温度为50‑60℃。 [0022] 与现有技术相比，本发明的优点在于： [0023] 1.本发明所涉及的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，对乳化炸药的组分进行优化选择，使得本乳化炸药能够在高海拔低温低压环境下，仍保持良好的稳定性。对乳化炸药的油相和水相进行调整，将水相混合物的pH值调整为4.1‑5.2，能够有效减少乳胶粒子之间的团聚，从而使得所制得的乳胶粒子的粒径维持在较低水平，提高制得的乳化炸药的长期储存稳定性，在高海拔低温低压环境下也能够性能稳定。 [0024] 在乳化一体化油相中加入高分子助剂，聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸醇胺类、聚异丁烯丁二酸酯类中的一种或多种，与乳化剂产生联动的效果。使得乳化效果提升，提升乳化性能。有利于乳液大小均匀性，增强乳化体系的稳定性，且可以使水相被油膜更好的包覆，使得乳化炸药中水油相能够更好的结合，从而提高制得的乳化炸药的爆炸性能，并将乳胶粒子保护起来，使其能够长期贮藏，有效提升其稳定性，使得本发明的乳化炸药在高海拔低温低压环境下也能够稳定性良好，性能优秀。 [0025] 2.本发明所涉及的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，通过优化各步骤的温度、选取动态乳化器进行乳化并限定其转速，同时在装药时进行排除炸药与复合膜之间因装药形成的气泡，使得药卷整体密度稳定性和一致性较高。 [0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 [0027] 因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。具体实施方式 [0028] 本发明提供了一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，包括以下组分及其质量百分数，硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑6.0‰、水10％‑13％。 [0029] 可以理解的是，本发明所涉及的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，对乳化炸药的组分进行优化选择，使得本乳化炸药能够在高海拔低温低压环境下，仍保持良好的稳定性。对乳化炸药的油相和水相进行调整，将水相混合物的pH值调整为4.1‑5.2，能够有效减少乳胶粒子之间的团聚，从而使得所制得的乳胶粒子的粒径维持在较低水平，提高制得的乳化炸药的长期储存稳定性，使得炸药在高海拔低温低压环境下也能够性能稳定。 [0030] 在乳化一体化油相中加入高分子助剂，聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸醇胺类、聚异丁烯丁二酸酯类中的一种或多种，与乳化剂产生联动的效果。使得乳化效果提升，提升乳化性能。有利于乳液大小均匀性，增强乳化体系的稳定性，且可以使水相被油膜更好的包覆，使得乳化炸药中水油相能够更好的结合，从而提高制得的乳化炸药的爆炸性能，并将乳胶粒子保护起来，使其能够长期贮藏，有效提升其稳定性。 [0031] 通过对水相混合物和乳化一体化油相均进行优化设置，使得本发明的乳化炸药在高海拔低温低压环境下也能够稳定性良好，性能优秀。 [0032] 在本发明的某些实施例中，所述乳化一体化油相包括以下组分及其质量百分数：复合蜡55％‑60％、工业白油2％‑8％、高分子助剂0‑6％、乳化剂32％‑38％。 [0033] 在本发明的某些实施例中，所指高分子助剂为聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸醇胺类、聚异丁烯丁二酸酯类中的一种或多种。 [0034] 在本发明的某些实施例中，所述复合蜡为松香、微晶蜡中的一种或两种的混合。 [0035] 在本发明的某些实施例中，所述硝酸铵、所述硝酸钠、所述水组成了水相，所述水相的pH值为4.1‑5.2。 [0036] 在本发明的某些实施例中，调整水相的pH值的具体操作为，当溶液ph值高于5.2时，向水相中加入柠檬酸降低pH值；当溶液ph值低于4.1时，向水相中加入柠檬酸钠提高pH值。 [0037] 进一步需要阐述的是，将水相混合物的pH值调整为4.1‑5.2提供适宜pH有益于控制发泡速度进而控制发泡密度，同时适宜的pH、配方、工艺设备得到了更小的乳胶粒子和更稳定的乳胶体系。得益于稳定的乳胶基质体系，发泡剂和基质中的硝酸铵反应生成有效气泡变成一个长期且稳定的过程，保障了炸药的有效气泡个数和动态对抗外界的环境变化的能力。而现有的普通乳化炸药，基本在出厂或短时间内就完成了发泡定型，后期会有效气泡的不断逸散，最终失去感度。 [0038] 因此普通的乳化炸药在高海拔低温低压环境的稳定性是不如本案的乳化炸药的。具体来讲，普通的乳化炸药乳胶体系不够稳定，发泡剂和催化剂很快就将其破坏了，乳胶体系中的硝酸铵释放出来变成游离状态，游离状态的硝酸铵迅速将催化剂和发泡剂消耗殆尽，因作用时间短，形成的气泡更大，后期气泡逸散更快，同时使得有效气泡不具备再生能力和面对外界环境变化的动态应对能力，因而稳定性较差。 [0039] 在本发明的某些实施例中，所述水相的质量百分数为93％～95.0％。 [0040] 本发明还提供如上述的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药的制备方法，所述制备方法包括以下步骤： [0041] S1、取容器置入硝酸铵搅拌至完全溶解，加入硝酸钠，搅拌至完全溶解，加热至第一预设温度，保温，得水相溶液； [0042] S2、取乳化一体化油相置入容器内加热至第二预设温度，过滤后保温，得到油相混合液； [0043] S3、将油相混合液、水相溶液置入乳化器，搅拌乳化得乳胶； [0044] S4、将乳胶冷却至第三预设温度，加入催化剂、发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶； [0045] S5、将敏化乳胶进行包装得到药卷，并消除装药气泡，得到成品的乳化炸药。 [0046] 可以理解的是，通过优化各步骤的温度、选取动态乳化器进行乳化并限定其转速，同时在装药时进行排除炸药与复合膜之间因装药形成的气泡，使得药卷整体密度稳定性和一致性较高。 [0047] 在本发明的某些实施例中，所述S3中的乳化器包括但不限于动态乳化器，所述动态乳化器的转速为1300‑1500r/min。 [0048] 在本发明的某些实施例中，所述第一预设温度为100‑110℃。 [0049] 在本发明的某些实施例中，所述第二预设温度为90‑100℃。 [0050] 在本发明的某些实施例中，所述第三预设温度为50‑60℃。 [0051] 在本发明的某些实施例中，所述S3中的乳化，可以是使用动态乳化器进行动态乳化，也可以是静态乳化。 [0052] 在本发明的某些实施例中，乳化时水相：油相比例＝93.0‑95.0％：5.0‑7.0％[0053] 实施例1 [0054] 在本实施例中提供一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药1，包括以下组分及其质量百分数，硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑6.0‰、水10％‑13％。所述乳化一体化油相包括以下组分及其质量百分数：复合蜡55％‑60％、工业白油2％‑8％、高分子助剂0‑6％、乳化剂32％‑38％。所指高分子助剂为聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸醇胺类、聚异丁烯丁二酸酯类中的一种或多种。所述复合蜡为松香、微晶蜡中的一种或两种的混合。所述水相混合物的组分硝酸铵、硝酸钠、水。所述水相混合物的pH值为4.1‑5.2。 [0055] 实施例2 [0056] 在本实施例中提供一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药2，包括以下组分及其质量百分数，硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑6.0‰、水10％‑13％。所述乳化一体化油相包括以下组分及其质量百分数：复合蜡55％‑60％、工业白油2％‑8％、高分子助剂0‑6％、乳化剂32％‑38％。所指高分子助剂为聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸酯类。所述复合蜡为松香、微晶蜡的混合。所述水相混合物的组分硝酸铵、硝酸钠、水。所述水相混合物的pH值为4.1‑5.2。 [0057] 实施例3 [0058] 在本实施例中提供一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药3，包括以下组分及其质量百分数，硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑6.0‰、水10％‑13％。所述乳化一体化油相包括以下组分及其质量百分数：复合蜡55％‑60％、工业白油2％‑8％、高分子助剂0‑6％、乳化剂32％‑38％。所指高分子助剂为聚异丁烯丁二酰亚胺类。所述复合蜡为微晶蜡。所述水相混合物的组分硝酸铵、硝酸钠、水。所述水相混合物的pH值为4.1‑5.2。 [0059] 实施例4 [0060] 在本实施例中提供一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药4，包括以下组分及其质量百分数，硝酸铵75％‑80％、乳化一体化油相5％‑7％、硝酸钠4％‑6％、催化剂1.0～5.5‰、发泡剂1.0‑6.0‰、水10％‑13％。所述乳化一体化油相包括以下组分及其质量百分数：复合蜡55％‑60％、工业白油2％‑8％、高分子助剂0‑6％、乳化剂32％‑38％。所指高分子助剂为聚异丁烯丁二酰亚胺类、聚异丁烯丁二酸醇胺类、聚异丁烯丁二酸酯类。所述复合蜡为微晶蜡。所述水相混合物的组分硝酸铵、硝酸钠、水。所述水相混合物的pH值为4.1‑5.2。 [0061] 实施例5 [0062] 在本实施例中提供一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药1的制备方法，S1、取容器置入硝酸铵搅拌至完全溶解，加入硝酸钠，搅拌至完全溶解，加热至100‑110℃，保温，得水相溶液。 [0063] S2、取乳化一体化油相置入容器内加热至90‑100℃，过滤后保温，得到油相混合液。S3、将油相混合液、水相溶液置入动态乳化器，搅拌乳化得乳胶； [0064] S4、将乳胶冷却至第三预设温度，加入催化剂、发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶； [0065] S5、将敏化乳胶进行包装得到药卷，并消除装药气泡，得到成品的乳化炸药5。 [0066] 试验例1测定本发明的乳化炸药的性能 [0067] 1.1试验材料 [0068] 实施例1、实施例2的乳化炸药，及市售的常规乳化炸药。 [0069] 1.2试验方法 [0070] 药卷密度测定：根据乳化炸药标准中规定的直接测量法，利用药卷的质量除以药卷体积所得的值，即为药卷密度。 [0071] 药卷密度按式计算：ρ＝4πm/(c2l)式中：ρ‑试样的药卷密度(g/cm3)，；m‑试样药卷质量(g)；π‑圆周率，3.14；c‑药卷周长(cm)；l‑药卷长度(cm)。分别参照GB/T13228‑1991、GB/T12440‑1990，GB/T12436‑1990、GB/T12438‑1990、GB 18098‑2000测试乳化炸药的爆速、猛度、殉爆距离。 [0072] 1.3试验结果 [0073] 实验结果如表1所示。 [0074] 表1：爆轰性能测试结果 [0075]指标实施例1 实施例2 市售炸药 3 密度(g/cm) 1.12‑1.13 1.12‑1.13 1.06‑1.08 3 3 3 爆速(m/s) 5.0×10 5.1×10 4.6×10 猛度(mm) 18 18 15 殉爆距离(cm) 7 7 5 [0076] 由表1可以看出，本发明制得的乳化炸药实施例1‑2，与市售炸药相比，炸药密度较好，具有更快的爆速和更高的猛度，更远的殉爆距离，可见本发明制得的乳化炸药的爆轰性能更为优异，各项指标均优于国家标准的要求。 [0077] 虽然市售炸药的乳化炸药各项指标也符合国家标准的要求，但是，与实施例1和实施例2相比，本发明制得的乳化炸药的爆轰性能更为优异。 [0078] 试验例2安全性能测试 [0079] 2.1试验材料 [0080] 实施例1、实施例2、实施例3制得的乳化炸药。 [0081] 2.2试验方法 [0082] 分别参照GJB 772A‑1997、GB 18095‑2000测试乳化炸药的机械感度和热感度。 [0083] 2.3试验结果 [0084] 实验结果如表2所示。 [0085] 表2：安全性能测试结果 [0086]指标合格指标实施例1 实施例2 市售炸药撞击感度(爆炸概率％) ≤2％ 0 0 0 摩擦感度(爆炸概率％) ≤2％ 0 0 0 热感度(爆炸概率％) 0 0 0 0 [0087] 由表2可以看出，本发明制得的乳化炸药撞击感度、摩擦感度、热感度均为0。由此可见，采用本发明乳化炸药的生产工艺制得的乳化炸药符合安全性标准。 [0088] 试验例3高海拔低温低压环境下的储存稳定性测试 [0089] 3.1试验材料 [0090] 实施例1、实施例2的乳化炸药，市售的乳化炸药。 [0091] 3.2试验方法 [0092] 此实验在高海拔低温低压的实验室中进行。 [0093] 通常乳化炸药的储存稳定性以高低温循环实验的次数来表征：5个高低循环相当于自然期180天。通过高低温循环试验来检测乳化炸药随时间的变化情况及乳化炸药的储存稳定性，循环数高则表示乳化炸药稳定性好。具体操作步骤：先把炸药放在80℃的恒温箱里8h，然后再放入‑30℃冰箱里冷冻16h，如此循环，往复次数，直至炸药拒爆为止。 [0094] 3.3试验结果 [0095] 实验结果如表3所示。 [0096] 表3：储存稳定性测试结果 [0097] [0098] 由表3可以看出，本发明制得的乳化炸药经过15次高低温循环后(相当于自然贮存3 期540天)，爆速仍大于≥4.0×10 m/s，仍然符合GB28286‑2012中对于使用保证期的爆速要求。 [0099] 而市售炸药的乳化炸药经过5次高低温循环后，爆速急剧衰减，性能下降严重。 [0100] 本发明的乳化炸药，在高海拔低温低压的环境下，具有长期储存稳定性，比市售炸药的乳化炸药的储存稳定性要高很多。 [0101] 综上所述，本发明的一种高海拔低温低压环境专用乳化炸药，与常规的市售炸药相比，在高海拔低温低压环境下，仍保持良好的稳定性；安全性能符合安全性标准，且乳化炸药的爆轰性能更为优异；具有较强的优越性。 [0102] 以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。