EPE乳化剂在乳胶基质制备中的应用研究

赵华平，董 云，李俊杰

中国葛洲坝集团易普力股份有限公司 重庆市民用爆破器材工程技术研究中心，重庆 401121

Span-80作为乳化炸药常用乳化剂，乳化效率高、成本低廉，但稳定性差、炸药储存期短[1-5]。聚异丁烯丁二酰亚胺作为另一类常用乳化剂，乳胶基质稳定性好、炸药储存期长，但乳化效率低、起乳慢[1,6-10]。随着乳胶基质“集中生产、远程配送”模式的发展，现有乳化剂将不再适合混装乳胶基质的制备。为改善乳化剂性能，提供更适于混装乳胶基质制备的乳化剂，笔者对聚异丁烯丁二酸酐衍生物合成工艺进行深入研究，开发了EPE乳化剂[11]。本文中，将通过基质制备、性能检测以及现场应用来探究其在混装乳胶基质制备中的应用。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Micro Trap型孔内爆速/数据记录仪，MREL Group of Companies Limited；TG16-WS型台式高速离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司；Y-MZ-200型六向可程式模拟运输振动台，无锡市翼博凡环境试验设备有限公司；模拟反复泵送试验仪，本公司自行设计。

2.0 mL碱式滴定管、1.5 L搪瓷缸、500 mL烧杯、直径60 mm培养皿、20 mL注射器、150 mL样品杯，市售产品。

0.1 mol/L NaOH标准溶液、0.1%酚酞指示剂，市售分析纯标准液。

1.2 基质制备方法

按照现场生产工艺(表1)，采用不同批次EPE乳化剂在乳胶基质制备站生产现场混装乳胶基质，乳胶基质编号分别为1735、1736。因不同批次EPE乳化剂生产所用原材料供应商不同，乳化剂存在色差，所制备的乳胶基质也存在一定色差，这属于正常现象。分别取5 kg乳胶基质用于各项性能测试，剩余乳胶基质敏化后均用于现场爆破。

表1 乳胶基质生产工艺

1.3 计算方法

出水率计算见式(1)。

(1)

式中：X1— 乳胶基质出水率，%；m1— 乳胶基质出水量，g；6.426 — 40 g乳胶基质含水量，g。

水溶值计算见式(2)。

(2)

式中：X2—乳胶基质水溶值，%；V—滴定所消耗的NaOH标准溶液体积，mL；N—NaOH标准溶液的摩尔浓度，mol/L； 0.080 04—每毫克当量NH4NO3的克数，g/mg；m2— 乳胶基质试样质量，g。

2 结果与讨论

2.1 储存稳定性

为考察2种乳胶基质的储存稳定性，将2种乳胶基质在常温条件下进行闭口储存试验，分别于0、3、15和30 d时观察基质状态，试验结果如表2和图1所示。由表2和图1可知：1735和1736乳胶基质在30 d常温闭口储存过程中均未出现析晶破乳现象，这说明乳胶基质的储存稳定性好，稳定储存期在一个月以上，能满足现场混装乳胶基质的生产使用要求。

表2 乳胶基质储存试验结果

2.2 离心稳定性

为考察2种乳胶基质的离心稳定性，将2种乳胶基质各取40 g进行离心试验，8 000 r/min离心60 min，观察基质出水和析晶情况，试验结果见表3和图2。由表3和图2可知：2种乳胶基质均无出水现象，仅有出油现象，离心管中乳胶基质均无析晶，这说明乳胶基质在高速离心条件下稳定性好，不会出现出水、析晶情况。

表3 乳胶基质离心试验结果

图2 乳胶基质离心试验

2.3 抗水性能

为考察2种乳胶基质的抗水性能，准确称取一定量的乳胶基质填满直径60 mm的培养皿并抹平，置于盛有200 mL水的500 mL烧杯中进行浸泡，分别在0、15 d时观察基质状态，并在第15天准确移取30 mL浸泡液，置于250 mL锥形瓶中，加入15 mL甲醛水溶液，滴加3滴酚酞指示剂，用0.102 8 mol/L的NaOH标准溶液滴定至终点，记录所用碱液体积，计算乳化基质水溶值，试验结果见表4和图3。由表4和图3可知：经过15 d的浸泡，2种乳胶基质仅有表层泛白，内部完好，水溶值远低于1%，这说明乳胶基质在长时间浸泡下抗水性能好，能满足现场水孔装药的要求。

表4 乳胶基质浸泡试验结果

图3 乳胶基质浸泡试验

2.4 耐泵送性能

为考察2种乳胶基质的耐泵送性能，将2种乳胶基质分别装入20 mL注射器中，安装于模拟泵送试验仪上进行泵送试验，往复泵送6次，过程中观察基质的变化情况，试验结果见表5和图4。由表5和图4可知：2种乳胶基质经过往复6次泵送后表观无明显变化，手碾不析晶，这说明乳胶基质具有良好的耐泵送能力，能够经受多次泵送。

表5 乳胶基质泵送试验结果

图4 乳胶基质泵送试验

2.5 抗颠簸性能

为考察2种乳胶基质的抗颠簸性能，将2种乳胶基质盛于1.5 L搪瓷缸中，安装于六向可程式模拟运输振动台上进行颠簸试验，分别于15、35和50 h时观察基质状态，试验结果见表6和图5。由表6和图5可知：2种乳胶基质经过50 h颠簸无明显变化，这说明乳胶基质具有良好的抗颠簸能力，能够经受长时间、远距离运输。

表6 乳胶基质颠簸试验结果

图5 乳胶基质颠簸试验

3 现场应用

将生产的2种乳胶基质分别用现场混装车配送至封开石灰石矿，在现场条件相同的情况下依次实施中深孔台阶爆破。台阶高度15 m，炮孔直径150 mm，平均炮孔深度为17.5 m，爆破炮孔数为26个，孔网参数为7 m×5 m。现场混装车装药，炸药密度为1.16 g/cm3，线装药密度约为21 kg/m，装药长度13 m，堵塞长度4.5 m，总装药量约5.8 t。孔内使用500 ms高精度导爆管雷管连接起爆药包，孔间使用25 ms高精度导爆管雷管，排间使用65 ms高精度导爆管雷管，采用逐孔起爆网路起爆，采用Micro Trap型孔内爆速/数据记录仪测试孔内爆速，测试结果如图6所示。

图6 孔内爆速

由图6可以得出：2种基质在炮孔内稳定传播的爆速分别为5 942.0、5 930.7 m/s，现场爆破后块度均匀，爆破效果良好，能够满足现场爆破要求。

4 结论

为探究EPE乳化剂在乳胶基质制备中的应用，按照现场生产工艺，采用EPE乳化剂制备乳胶基质并对其进行测试。通过常温下闭口储存试验、离心试验、浸泡试验、泵送及颠簸试验，显示基质无析晶、破乳、出水等现象。现场爆破测试显示爆破后基质块度均匀，能够满足现场爆破要求。