[發(fā)明專利]一種高分子乳化劑的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210007958.4
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102584502A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李斌棟;郭曉晶;謝麗;呂春緒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C06B23/00
• 分類號: C06B23/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高分子乳化劑,特別是一種用于乳化炸藥的新型乳化劑及制備方法。

背景技術(shù)

乳化炸藥是20世紀(jì)60-70年代發(fā)展起來的新型炸藥，泛指一類由油包水乳狀液組成的抗水類型工業(yè)炸藥。就基本組成來講，乳化炸藥主要包括四個組分，形成三個乳化相。即形成分散相的無機(jī)氧化劑的鹽水溶液組分，形成連續(xù)相的碳質(zhì)燃料組分，形成分散相的敏化氣體組分，油包水型乳化劑。雖然乳化劑僅僅占乳化炸藥總質(zhì)量的0.5-2.0%，但是卻起著至關(guān)重要的作用。通過乳化劑的乳化作用，將氧化劑水相溶液和與其不相溶的油相物質(zhì)乳化成穩(wěn)定的乳狀液。但乳化液本身是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，欲提高其穩(wěn)定性，必須使乳化劑緊密排列形成較高強(qiáng)度的界面膜。因此，乳化劑是影響乳化炸藥質(zhì)量的主要原因。

乳化劑種類繁多，而常被用于乳化炸藥中的為HLB值處于3-6的非離子型乳化劑。可應(yīng)用的乳化劑大致分為三類：Span80（山梨醇酐單油酸酯）、聚異丁烯丁二酰亞胺及其衍生物、復(fù)合乳化劑。

Span80是以山梨醇酐單油酸酯為主的失水山梨醇油酸酯混合物，屬于多元醇型非離子表面活性劑，HLB值為4.3，是目前乳化炸藥工業(yè)化中較為常用的乳化劑。文獻(xiàn)1（EP0142916）提出采用Span80作為乳化劑制備乳化炸藥，但其貯存穩(wěn)定性差。文獻(xiàn)2（乳化炸藥中乳化劑發(fā)展的狀況及趨勢）數(shù)據(jù)表明，Span80由于屬于低分子量物質(zhì)，乳化所需剪切強(qiáng)度小，具有易乳化特點。雖然現(xiàn)在國內(nèi)外多數(shù)用Span80作乳化炸藥乳化劑，但其貯存穩(wěn)定性差卻是研究者一直致力于改進(jìn)的問題。

為提高乳化炸藥穩(wěn)定性，向Span80中添加適量的乳化穩(wěn)定劑，如卵磷脂、硬脂酸鹽等。文獻(xiàn)（改性磷脂的性質(zhì)及其在乳化炸藥中的應(yīng)用）將大豆卵磷脂改性，再與Span80復(fù)配，復(fù)合乳化劑的界面吸附膜強(qiáng)度增加，制得的乳膠穩(wěn)定性提高。但是，并未從根本上解決乳化炸藥穩(wěn)定性問題。

為了提高乳化炸藥儲存穩(wěn)定性，國內(nèi)外進(jìn)行大量研究工作，最后發(fā)現(xiàn)采用高分子乳化劑是可行方法。文獻(xiàn)（US4708753、GB2216128）均提出將先前用作潤滑油添加劑的聚異丁烯丁二酰亞胺類作為乳化炸藥的乳化劑。此類乳化劑在國內(nèi)被稱為T152、8045乳化劑。此類乳化劑具有高分子量，由于其特殊的高分子結(jié)構(gòu)，使得乳化膜的強(qiáng)度大大提高，在一定程度上提高了乳化炸藥的儲存穩(wěn)定性。但其空間位阻較大，親水結(jié)構(gòu)含量較少，導(dǎo)致乳化所需剪切強(qiáng)度較大，另外，此類乳化劑高溫易分解成氨氣和二氧化碳，這樣降低了聚異丁烯丁二酰亞胺的使用安全性。鑒于此因，各公司進(jìn)行大量的改進(jìn)研究，主要是集中在增加乳化劑分子中各種極性結(jié)構(gòu)的數(shù)量，以提高表面活性。

US3255108公開了一種油包水乳化劑，其特點為涉及聚異丁烯丁二酸酐（PIBSA）與多種醇類物質(zhì)反應(yīng)，PIBSA分子量為1100左右，醇類物質(zhì)為季戊四醇、山梨醇、甘露糖醇、Span80等，該專利介紹了多種反應(yīng)的反應(yīng)步驟，采用礦物油作稀釋劑，反應(yīng)過程中通入氮?dú)獬磻?yīng)溫度在200℃左右。

US6478904公開了用于乳化炸藥的乳化劑合成方法，該專利表明，PIBSA分子量為300-2000，與山梨醇反應(yīng)之后的產(chǎn)物較復(fù)雜，比較適于作為乳化炸藥乳化劑。PIBSA加熱至90-100℃，山梨醇加熱至100-120℃，再加入少量催化劑于其中一個反應(yīng)物中，再將山梨醇緩慢加入PIBSA中，隨后加熱至150-160℃，通過酸值在線跟蹤實驗，待酸值降至10-15mgKOH/g，即停止實驗。

以上專利均公開反應(yīng)步驟，但反應(yīng)條件不一，并且未對產(chǎn)物進(jìn)行一定理化性質(zhì)測定、表面化學(xué)性能分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高分子乳化劑的制備方法，以糖醇類物質(zhì)與PIBSA反應(yīng)，增加酯類產(chǎn)物的極性基團(tuán)部分，繼而提高產(chǎn)物的表面活性，達(dá)到改善乳化劑乳化性能以及所制備乳化炸藥穩(wěn)定性問題。

本發(fā)明所得乳化劑是PIBSA與糖醇類物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物，其中PIBSA結(jié)構(gòu)如下：

其中R₁為聚異丁烯基團(tuán)，本發(fā)明采用以分子量為1300的聚異丁烯合成的PIBSA。

反應(yīng)物多羥基化合物為糖醇類物質(zhì)：山梨醇、木糖醇。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：采用羥值為衡量產(chǎn)物活性的標(biāo)準(zhǔn)，先將PIBSA溶于二甲苯中，加熱至一定溫度，再加入定量的糖醇類物質(zhì)，反應(yīng)過程中分水，之后加熱溶液，定時測定反應(yīng)物酸值，待酸值不變，即停止反應(yīng)。為了除去未反應(yīng)的醇類物質(zhì)，加入飽和食鹽水萃取。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，即得產(chǎn)物，具體包括以下步驟：

第一步，將PIBSA溶解到二甲苯中后升溫；