一种高性能改性铵油炸药的研制

朱启忠,李 勇

(麻城凯龙科技化工有限公司， 湖北 麻城市 438300)

一种高性能改性铵油炸药的研制

朱启忠,李 勇

(麻城凯龙科技化工有限公司， 湖北 麻城市 438300)

目前改性铵油炸药常采用普通的表面活性剂，存在性能不足、吸潮结块等问题，为了提高改性铵油炸药的性能，利用双子表面活性剂的优异性能，将其添加到改性剂与油相材料中，研制了一种高性能改性铵油炸药。并通过性能测试，试验结果表明，研制的高性能改性铵油炸药的爆炸性能好，储存期长，显著优于普通改性铵油炸药。

改性铵油炸药;双子表面活性剂;高性能

0 引 言

改性铵油炸药是在铵油炸药基础上发展起来的一种新型混合型无梯粉状铵油炸药。通过采用表面活性剂对硝铵进行改性，并通过各种技术措施提高复合油相在改性硝铵表面的包覆强度，使得改性铵油炸药的性能基本达到了原铵梯炸药性能。

目前，常用的硝铵改性剂主要有SP40、SP60、SP80、硬脂酸及盐、脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、脂肪烷基胺等。其中最常用的改性剂为十八胺或十八胺盐[1-2]。但其采用的表面活性剂均为普通的表面活性剂，性能改善不大，仍然存在爆速和作功能力不足的问题，以及吸潮结块、不利储存等缺陷，限制其广泛应用。

高威力高性能硝铵炸药是国内外矿用炸药的重要发展趋势。研究如何提高改性铵油炸药的性能是当今粉状硝铵炸药技术领域中亟待解决的科研课题。

双子表面活性剂是一种新型表面活性剂，临界胶束浓度低(一般比现有乳化剂低2～3个数量级)，能够更有效地降低表面张力，且其与其它表面活性剂混合时表现出良好的协同效应。双子表面活性剂的独特分子结构赋予其优异的性能，在三次采油、洗涤剂、化妆品、造纸、纺织、金属防腐、催化剂合成、乳液聚合、胶乳稳定、胶凝、杀菌、煤泥浮选、基因治疗和转染等领域得到了广泛应用[4-7]，但尚未见应用于改性铵油炸药中。

本文利用双子表面活性剂的优异性能，将其添加到改性剂与油相材料中，研制了一种高性能改性铵油炸药。

1 高性能改性铵油炸药

1.1 高性能改性铵油炸药研制的基本思想

基于改性铵油炸药是典型的混合炸药，氧化剂与还原剂的紧密接触程度是决定其爆炸性能的关键。如何提高氧化剂与还原剂接触的比表面积，提高油相材料对固态硝酸铵的包覆能力，是提高改性铵油炸药爆炸性能的根本。本文拟在配方中添加双子表面活性剂，利用双子表面活性剂的优异性能提高硝酸铵的改性效果，提高氧化剂硝酸铵与还原剂油相材料的接触面积及油相对硝铵的包覆力，进而达到提高炸药爆炸性能及储存稳定性的目的。

1.2 配方设计的基本原理

根据硝铵改性原理，硝铵具有高极性表面和多孔结构，易吸湿结块影响炸药性能，同时高极性的硝铵难以与非极性的油相物质很好地耦合。表面活性剂是一种两性物质，含有极性的头基(也称离子头基)和非极性的长碳链。表面活性剂加入后，其极性头基吸附在硝铵的髙极性表面，疏水性的碳链则伸向外部，形成了疏水性的包覆膜。表面活性剂的加入，最直接的作用是大大降低了硝酸铵颗粒的表面自由能，使其易于碾磨。同时，表面活性剂的疏水链在其表面形成的疏水性包覆膜，既可以阻挡水分进入，改善硝酸铵的吸湿性，又增大了硝酸铵与油相物质之间的吸附和润湿作用的强度，使氧化剂(硝酸铵)和还原剂(油相)接触紧密，从而提高了炸药的爆炸性能。改性后的硝酸铵颗粒表面布满微气孔，这些微气孔可以形成高温高压的“热点”，使体系的敏感度提高，进而提高爆炸性能。

双子表面活性剂是一种新型表面活性剂，普通表面活性剂一般只有一个极性基头与一条非极性的碳链，双子表面活性剂则含有两个极性头基与两条碳链(见图1)，而且双子表面活性剂长链上还含有很多极性较强的含氧官能团(如C=O，O-H，C=O-O-C，C-O-C)。这些极性基团均能与极性的硝铵发生作用吸附在硝铵的高极性表面，疏水性的碳链则伸向外部形成疏水性包覆膜。

因此，添加含双子表面活性剂的高性能硝铵改性剂，在同等条件下，硝铵颗粒的表面自由能降低得更多，使其更易于碾磨。在同等条件下，制备的硝铵细度更高，与还原剂油相的接触面积更大，爆炸性能更高；双子表面活性剂含有的多个极性基团均能与极性的硝铵发生作用吸附在硝铵的高极性表面，疏水性的碳链则伸向外部形成疏水性包覆膜，与之复配的其他表面活性剂穿插在其中，产生了很好的协同作用，这样就在硝铵表面形成了一层牢固而又紧密的包覆层，提高了硝铵的防吸湿性，使产品的储存稳定性更好。在油相材料中添加含双子表面活性剂的复合表面活性剂，通过表面活性剂的桥梁作用，进一步提高油相材料对硝铵的包覆力，提高炸药的爆炸性能和储存稳定性。

图1 双子表面活性剂

1.3 高性能改性剂的研制

高性能改性剂选择在常用改性剂基础上，添加非离子型双子表面活性剂，通过理论分析与试验验证，确定高性能硝铵改性剂的配比(重量百分比)如表1所示。

表1 高性能改性剂的配比/%

在相同制备条件下，采用高性能改性剂改性的氧化剂硝铵的细度为150目筛下物为85%，而采用普通改性剂改性的氧化剂硝铵的细度为120目筛下物为70%。可见，高性能改性剂改性效果优于普通改性剂，增大了氧化剂的比表面积，可有效提高炸药的爆炸性能。

1.4 油相材料配方的研制

油相材料选用复合油相，在复合油相中添加非离子型双子表面活性剂，复配以硬脂酸，进一步提高油相对硝铵的包覆能力。通过试验，确定油相材料的配比(重量百分比)如表2所示。

表2 油相材料的配比/%

1.5 高性能改性铵油炸药的配方

通过理论计算与试验验证，确定高性能改性铵油炸药(岩石型)的配方如表3所示。

表3 高性能改性铵油炸药的配方/%

2 性能测试

采用研制的高性能改性铵油炸药的配方制备炸药，测试其性能，结果见表4。为对比效果，测定了普通改性铵油炸药的性能，如表5所示。

表4 高性能改性铵油炸药的性能测试结果(n=5)

表5 普通改性铵油炸药的性能测试结果(n=5)

从表4～表5可以看出，高性能改性铵油炸药的爆炸性能优于普通改性铵油炸药，储存期提高了30%以上。

3 结 论

通过在改性剂与油相中添加双子表面活性剂，研制了一种高性能改性铵油炸药，试验结果表明，研制的高性能改性铵油炸药的爆炸性能好，储存期长，显著优于普通改性铵油炸药，具有较好的应用前景。

[1]王作鹏，张现亭，徐秀焕，等.十八胺盐对铵油炸药改性的研究[J].煤矿爆破，2007，(3)：7-9.

[2]李仕洪，刘顺强，李建设，等.十八胺在粉状硝铵炸药中的应用[J]. 爆破器材，2007，36(1)：22-26.

[3]李仕洪.改进型岩石粉状铵油炸药生产技术的研究[J].爆破器材，2004，33(4)：8-11.

[4]陆丽园，张东杰.双子表面活性剂对煤泥浮选的影响[J].选煤技术，2013(5)：11-14.

[5]水玲玲，郑利强，刘少杰，等.双子表面活性剂体系的界面活性研究[J].精细化工，2001，18(2)：28-31.

[6]刘必心，禹建清，庚桂君，等.油田用双子表面活性剂的研究进展[J].日用化学品科学，2008，31(11)：19-22.

[7]冯玉军，孙玉海，陈 志，等.双子表面活性剂的应用[J].精细与专用化学品，2006，14(S)：12-20.

2017-02-17)

朱启忠(1970-)，男，湖北荆门人，工程师，主要从事民爆工作，Email:1137984015@qq.com。