油酸C18：1含量 对乳化炸药用SP-80乳化剂质量的影响
2022-01-16龙维斌葛洲坝易普力湖北昌泰民爆有限公司湖北宜昌443100
龙维斌(葛洲坝易普力湖北昌泰民爆有限公司，湖北 宜昌 443100)
0 引言
乳化炸药目前在国内已被广泛使用，可为包装型乳化炸药和散装型乳化炸药。乳化炸药是一种油包水结构，通过适宜的乳化剂和乳化力将硝酸铵水溶液(水相)与蜡油类物质(油相)乳化形成稳定的乳胶体系。SP-80乳化剂就是应用于乳化炸药生产的一种最基本、应用最广泛的乳化剂材料。SP-80乳化剂由油酸和山梨糖醇经酯化反应制得，工业油酸根据C18：1含量不同又分为不同的质量等级。文章主要围绕乳化炸药生产应用要求，探究了油酸C18：1含量对乳化炸药用SP-80乳化剂质量的影响[1]。
1 试验部分
1.1 试验试剂与仪器
硝酸铵、柴油、油酸、山梨醇等；高速分散机、高速离心机、透反射偏光显微镜。
1.2 乳化剂生产
按照生产工艺分别使用C18：1约50%、70%浓度的油酸与山梨醇经醚化、酯化反应生产SP-80乳化剂A、B。
1.3 乳胶基质制备
水相：硝酸铵76.5%、水17%，温度90～92℃；油相：柴油3%、机油2%、乳化剂1.5%，均匀混合；乳化：乳化转速1 800 r/min、乳化时间60 s。
1.4 性能检测
(1)取乳化剂进行起乳能力检测，考察对比最小起乳量和最小起乳转速情况。
(2)取乳胶基质进行自然储存、浸水储存、离心分离等处理，检测乳胶基质硝酸铵析出量，并使用透反射偏光显微镜观测乳胶基质析晶情况。
2 试验结果
根据生产工艺使用不同油酸合成了两种SP-80乳化剂，其中：SP-80乳化剂A酸值2.87 mgKOH/g，皂化值141.92 mgKOH/g， 羟 值267.54 mgKOH/g，动 力 黏 度800 mPa·s(40 ℃)；SP-80乳化 剂B酸 值2.85 mgKOH/g，皂 化 值141.30 mgKOH/g，羟 值256.66 mgKOH/g，动力黏度780 mPa·s(40 ℃)[2]。
2.1 起乳能力
分别使用SP-80乳化剂A、B制备乳胶基质，改变乳化剂乳化用量及乳化器转速，调整不同乳化条件，以考察SP-80乳化剂的起乳能力情况。
2.1.1 最小起乳量
最小起乳量考察试验按照表1工艺进行。取1 g SP-80乳化剂进行起乳试验，考察起乳时间和成乳后基质析晶速度情况，如表1所示。在乳化力一定时，SP-80乳化剂A、B的最小起乳量起乳速度无明显差异。
表1 SP-80乳化剂最小起乳量试验工艺
图1为SP-80乳化剂A、B制备的乳胶基质在自然放置条件下10 min的外观析晶情况。根据如表1、图1所示。(1)在“乳化转速1 800 r/min ”“乳化剂用量1 g”试验条件下，SP-80乳化剂样品A、B制备的乳胶基质自然放置条件下析晶速度差异不大，均有明显析晶，可能原因为，在制乳设备乳化能力足够的情况下，两种乳化剂的起乳差异不大；(2)从10 min的析晶情况看，虽然两种乳化剂制备的乳胶基质表面均有析晶，但比较析晶起壳厚度(通过手指感触)，SP-80乳化剂A制备的乳胶基质析晶厚度要更薄一些，分析可能由于SP-80乳化剂A黏度较高引起[3]。
图1 SP-80乳化剂制备乳胶基质自然放置析晶情况
2.1.2 最小起乳转速
乳化剂最小起乳转速一般采用“固定乳化剂用量、降低乳化转速”来进行考察。结合以往对“乳化转速与乳胶基质稳定性”的相关研究结果，本次最小起乳转速设定为600 r/min。
如表2所示，以散装乳化炸药工艺配方为基础，乳化转速600 r/min 时，SP-80乳化剂A制备的乳胶基质稳定性要明显劣于SP-80乳化剂B，特别是浸水储存稳定性差异明显。表明，在制乳设备乳化能力不足情况下，不同C18：1浓度油酸生产的SP-80乳化剂的起乳性能有明显差异。起乳时间无明显差异，乳胶基质稀。
表2 SP-80乳化剂最小起乳转速试验情况
2.2 乳胶基质稳定性情况
以地面站配方工艺为参考，使用不同SP-80乳化剂制备乳胶基质，并考察乳胶基质性能。
2.2.1 乳胶基质离心分离稳定性
每隔15 min检测一次乳胶基质离心出油率，共检测4次。其中：SP-80乳化剂A制备的乳胶基质离心出油率分别为：41.87、63.87、72.09、75.57；SP-80乳化剂B制备的乳胶基质离心出油率分别为：45.60、66.98、74.05、77.82。对比4次离心出油率数据，以地面站散装乳化炸药配方为基础，SP-80乳化剂A、B制备的乳胶基质离心稳定性无明显差异。
2.2.2 乳胶基质自然储存稳定性
以地面站散装乳化炸药配方为基础，将SP-80乳化剂A、B制备的乳胶基质在自然环境下储存。经显微析晶情况检测，自然储存第9天及第19天时，显微镜观测的乳胶基质析晶情况无明显差异，析晶面积均小于0.2%。在自然储存9天、19天时，SP-80乳化剂A、B制备的乳胶基质通过肉眼外观观察，均有乳胶基质光泽，外观上无明显差异。
2.2.3 乳胶基质浸水储存稳定性
以地面站散装乳化炸药配方为基础，将SP-80乳化剂A、B制备的乳胶基质浸入水中，一定时间后取样检测乳胶基质硝酸铵析出量情况。其中，SP-80乳化剂A制备的乳胶基质浸水储存3天、9天时，硝酸铵析出量分别为0.048 5、0.072 8；SP-80乳化剂B制备的乳胶基质浸水储存3天、9天时，硝酸铵析出量分别为0.044 5、0.046 5。根据检测情况，油酸C18：1含量相对较低时，油酸生产的SP-80乳化剂制备的乳胶基质浸水储存稳定性较差。
3 结语
根据当前试验研究情况，在散装乳胶基质配方工艺和试验条件下：
(1)制备乳胶基质所用乳化力足够时，不同C18：1浓度油酸生产的SP-80乳化剂极限起乳能力无明显差异。
(2)不同C18：1浓度油酸生产的SP-80乳化剂制备的乳胶基质离心出油率无明显差异。
(3)C18：1浓度低的油酸生产的SP-80乳化剂制备的乳胶基质浸水储存稳定性略差。
(4)不同C18：1浓度油酸生产的SP-80乳化剂制备的乳胶基质自然储存一定时间析晶情况无明显差异。
根据上述试验研究，在使用低浓度C18：1油酸生产的SP-80乳化剂时，为了保证乳胶基质质量，必须使制备乳胶基质的乳化力具有足够强度，使乳化剂尽量达到完全乳化的水平，以减小C18：1浓度差异带来的乳化差异。
