乳化炸药微观结构及其对性能影响研究

吴文涛

摘要：乳化炸药是含水炸药的一种，现如今在全世界得到了广泛的应用。具体了解这种炸药内相微粒情况、界面膜、油膜、第三相物质对其爆炸性能的影响，尤其是设备作用强度以及乳化剂的用量，能够对一些常见现象进行解释说明。文中就立足于乳化炸药的这几个微观结构，研究对其爆炸性能的影响。

关键词：乳化炸药；微观结构；性能

中图分类号：TQ56 文献标识码：A 文章编号：2095—6487（2018）02—0114—02

0引言

乳化炸药就是指用乳化技术制备的一类使氧化剂盐类水溶液的微滴均匀地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，形成的一种油包水型乳胶状含水工业炸药。显而易见，乳化炸药是含有水分的，是含水炸药的一种。乳化炸药是一种新型的工业产品，最早是在20世纪70年代才发展起来的。经过30多年的发展历程，其结构和性能都发生了很大的改变，并得到了快速的发展。目前，乳化炸药已经得到了广泛的应用，成为含水炸药体系中的宠儿。因此，对于乳化炸药的研究具有很重要的现实意义。

由于不同的爆破工程对乳化炸药的性能有着不同的要求，为了满足这一需求，国内生产企业和研发机构研制出不同类型的炸药产品，以满足不同的需求。随着乳化炸药的不断发展，我国对于乳化炸药性能的研究也在不断的深化，成为炸药基础研究的重要内容。

1内相粒子对乳化炸药的性能的影响

乳化炸药W/O结构形成过程及其内相粒子大小与分布有着密切的关联，乳化炸药W/O型结构的形成就是一个乳化过程。在这个过程中，由于机械作用和乳化剂的化学作用，可以将水相迅速地分隔、打散，继而利用乳化剂把含水的液滴迅速的包围起来，二者密切合作，最终形成乳化炸药的乳化液。这两者是缺一不可的，如果没有机械作用，就无法形成微小液滴，而缺少乳化作用，微小液滴也不能长时间的存在。因此，乳化炸药内相粒子的大小与分布的决定因素是机械作用的强度和乳化剂的种类和用量。

乳化炸药性能的稳定性与乳化炸药内相粒子大小及其分布有关。内相粒子越小，分布就越均匀，其稳定性就越好。其次，内相粒子大小也会对乳化液的黏度产生影响，内相粒子直径越小，其乳胶液的黏度就越大，它们正好相反。爆炸性能也和内相粒子大小、分布密切相关，内相粒子越小，其粒径分布就越窄，体系内的水相和油相之间的接触面積就越大，同时氧化剂和还原剂之间相隔的间距就会越小，这样就非常有利于爆炸反应的激发与传播，炸药的爆炸速度就会瞬间提升，爆炸的速度和威力也就提高了很多。

2界面膜的作用及对性能的影响

2.1界面膜在微观结构中的作用

在体系中加入乳化剂后，会使界面张力降低，同时表面活性剂还会在界面吸附形成一层界面膜，界面膜可以保护分散相液滴，使得液滴在布朗运动过程中虽然相互碰撞而不至于积聚。界面膜破裂会导致液滴的聚结，也就使得乳状液失去了稳定性，因此在乳化炸药的生产过程中，决定乳状液是否稳定的主要因素之一就是界面膜的机械强度。表面吸附膜的情况也非常相似，当乳化剂浓度较低的时候，吸附在界面上的分子就会较少，那么形成的界面膜的强度就会受到影响，其强度就会很低，导致形成的乳状液也不稳定；当乳化剂浓度达到一定的程度时，界面上定向吸附的分子就较多，排列也就会紧密而有序，这样形成的界面膜的强度就会很高，从而其乳化液也就非常稳定。大量事实证明，保障乳化效果的根本因素就是要有足量的乳化剂，而且乳化剂的结构也影响乳化效果，直链结构的要比支链结构的效果强。

2.2界面膜对性能的影响

界面膜的特性决定了乳化剂对于乳化炸药的影响，只有形成高质量的界面膜，生产出来的乳化炸药质量才能好，才能保持内相粒子细小而均匀，从而使得内部结构更加稳定，爆炸效果也更理想。乳化液流变性还和乳化剂及界面膜的组织结构有着很大的关系，油水界面膜中的乳化分子排列足够紧密，同时其机械强度要达到一定的标准，这样才可以确保乳化液稳定。所以要想提高乳化液的稳定性，就要提高界面膜强度和厚度。

3油膜的作用及其对性能的影响

油膜由油相结构构成，存在于界面膜与界面膜之间，其在整个乳化体系中是相互贯通的，而且还可以相互流动，是一个外在的、连续的整体，在微观结构中起着相当重要的作用。首先，油膜可以与乳化剂分子中的亲油基一侧相互吸附，它是形成界面膜的重要条件之一。要想增加界面膜的强度，应当把油膜与乳化剂亲油基相互作用充分利用，油膜中的长链分子与乳化剂亲油部分可以形成一种特殊的网状结构骨架，能够有效地阻止内相析晶，保护内相粒子。油膜的作用，不仅可以阻止外部水液的侵蚀、沥滤，而且还可以有效阻止内相氧化剂盐向外界水液散失和自身水分流失。乳化炸药的黏度还和油膜的黏度密切相关，它们呈高度的正相关，油膜的流动性可以促使内相粒子作滑动接触，并使其韧性增大，相关阻力减少，使得乳化炸药的摩擦和撞击硬度大幅度降低。其次，油膜的厚度问题也对爆炸强度有影响，每个内相粒子都有一个最佳的油膜厚度，如果油膜的厚度低于最佳厚度，当内相气化爆炸后，其形成的微小液滴就不会很紧密，这直接导致炸药燃烧不足或者氧化过量，而在爆炸的同时，过量的氧化定会吸纳炸药前期反应中产生的热量，因此炸药的速度和猛度都会大大降低。

4第三相对于炸药性能的影响

在一定的密度范围内，乳化炸药的密度越小，该炸药爆炸感度就越高。但是在使用过程中，有时相应的炸药密度降低，也会导致降低炸药威力，爆破效果不能达到预期的目的。因此，对于敏化气泡的密度，或者使用敏化剂的用量，需要在一个合理的范围内进行调整。

空心玻璃微球对乳化炸药轰炸性能影响与微球粒径和数量有关。在没有任何约束的状态下，如果保持密度相同，爆炸速度与微球粒径成负相关。但是，如果想办法将药卷增粗到不受侧向稀疏波影响时，那么爆炸的速度将不会随着玻璃微球粒径的改变而变化，而且这时爆炸速度还要比无任何约束状态下的爆炸速度高。

5结束语

随着我国科学技术水平的不断提高，对于乳化炸药的研究也在不断地深化，研究技术也逐渐转向对微观因素的研究。通过研究表明，乳化炸药中的内相粒子、界面膜、油膜、第三相等微观因素都会对乳化炸药的爆炸性能产生很大的影响。内相粒子的分布多少，界面膜的机械强度，油膜的厚度以及第三相的黏度都能影响到炸药的爆炸速度与爆炸的强度，几个因素都对乳化炸药的稳定性产生很大的影响。所以，要想使乳化炸药的爆炸速度和强度都增强，就要在微观角度进行改变。通过对乳化炸药的微观研究，可以为对炸药的配方寻找新的突破点，有利于我国炸药事业更长远的发展。