乳化炸藥用復合乳化劑的HLB值測定及其乳化能力研究

龍維斌 習錕

摘要：建立了乳化炸藥用復合乳化劑的HLB值測定方法。利用水數法做出了一定溫度下表面活性劑HLB值的標準曲線，并利用標準曲線測定了不同配方的復合乳化劑的HLB值。研究了不同HLB值的復合乳化劑的乳化能力。

關鍵詞：乳化炸藥；復合乳化劑；水數法；HLB值；乳化能力

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

乳化炸藥是一種借助乳化劑的作用，使氧化劑鹽類水溶液的微滴，均勻分散在含有分散氣泡或空心玻璃微珠等多孔物質的油相連續介質中，形成的W/O型乳膠狀炸藥［1］。乳化劑在乳化炸藥的配制過程中雖然用量很少，但其起的作用卻是牽一發而動全身，乳化劑質量的好壞將直接影響乳化炸藥產品質量。乳化劑的乳化作用通常是由其親水基團和親油基團的相對強度（即HLB值，親水親油平衡值）所決定的。因此測定復合乳化劑的HLB值、考察不同HLB值的復合乳化劑的乳化能力，對于指導乳化炸藥的生產具有重要意義。

1試驗部分

1.1試驗用主要試劑及儀器

1.1.1 試劑

N,N-二甲基甲酰胺：（分析純）：天津市科密歐化學試劑有限公司；苯：（分析純）：西隴化工股份有限公司；司盤80：（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；吐溫80：（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 儀器

ZJR-5/10/15L型高速分散機、LD-2000(Ⅲ)型鋰電高能起爆器。

1.2試驗方法

1.2.1 試樣的配制

配制N,N-二甲基甲酰胺苯混合液，配制比例為：N,N-二甲基甲酰胺:苯=85:15（V/V），并用無水硫酸鈉脫水備用[2]。

配制司盤80吐溫80混合液，混合液的HLB值按公式(1)[3]計算，

HLB(混合液)=HLB(司盤80)×ωS+HLB(吐溫80) ×ωT……………(1)

式中：HLB(司盤80)——司盤80的親水親油平衡值，為4.3；

HLB(吐溫80)——吐溫80的親水親油平衡值，為15.0；

ωS——司盤80占混合液的質量分數，%；

ωT——吐溫80占混合液的質量分數，%。

不同比例的混合液對應的HLB值見表1。

表1混合液的配制比例及對應的HLB值

ω(S):ω(T) 100:0

① 90:10

② 80:20

③ 70:30

④ 60:40

⑤ 50:50

⑥ 40:60

⑦ 30:70

⑧ 20:80

⑨ 10:90

⑩ 0:100

HLB值 4.3 5.37 6.44 7.51 8.58 9.65 10.72 11.79 12.86 13.93 15.0

1.2.2 HLB值標準曲線的繪制[4]

分別稱取0.5g編號為①～的已知HLB值得混合液于150ml錐形瓶中，加入N,N-二甲基甲酰胺苯混合液25ml，控制溫度在20℃左右，錐形瓶底部放一張3號字體的白紙，不斷搖晃錐形瓶，由滴定管慢慢滴人蒸餾水，滴至底部3號字體模糊為終點，記錄所耗用的蒸餾水體積，用HLB值為橫坐標，所耗用蒸餾水體積的毫升數為縱坐標，繪制標準曲線見圖1。

圖1 HLB值標準曲線圖

1.2.3 試樣的測定

分別稱取不同配比的復合乳化劑0.5g，于100ml錐形瓶中，加入N,N-二甲基甲酰胺苯混合液25ml，按1.2.2操作進行，記錄所消耗的蒸餾水體積，由標準曲線查得所測試樣的HLB值[5]。

1.2.4 復合乳化劑乳化能力的研究

1.2.4.1 不同復合乳化劑制得的乳膠基質的強度試驗

分別稱取93.5g乳化炸藥用水相，3.5g乳化炸藥用油相及3.0g復合乳化劑，在95±2℃條件下利用高速分散機進行乳化，分散機轉速為1500r/min，乳化時間為2min。乳膠基質冷卻至40±2℃時，用手捻乳膠基質，待出現發白磨砂澀感時記錄總共捻摁次數。不同配比的復合乳化劑重復試驗操作。

1.2.4.2不同復合乳化劑制得的乳化炸藥性能試驗

用復合乳化劑按2#巖石乳化炸藥的配方制成直徑為φ32mm、質量為200g的乳化炸藥，敏化方式為化學敏化。分別測試乳化炸藥的爆速、殉爆距離及猛度[6,7]。不同配比的復合乳化劑重復試驗作為對比。

2結果與討論

2.1 不同配比的復合乳化劑在20℃時的HLB值

根據以上在20℃時用水數法測得的HLB值標準曲線，在相同溫度下分別滴出大豆磷脂含量為10%,15%,25%,35%,45%的復合乳化劑的水數，即可查得對應復合乳化劑的HLB值，見表2。

表2 不同配比的復合乳化劑的水數及HLB值

大豆磷脂含量，% 水數V/ml HLB值

10 4.62 4.77

15 4.51 5.00

25 4.47 5.35

35 4.03 5.95

45 3.71 6.42

由表1數據可以看出，隨著大豆磷脂含量升高，復合乳化劑的HLB值也跟著升高，由此可知，復合乳化劑中大豆磷脂的含量不同對乳化炸藥的的性能有影響。

2.2不同配比復合乳化劑制得的乳膠基質的強度比較

將用不同配比的復合乳化劑按一定比例制得的乳膠基質冷卻至40℃左右，用手捻摁待出現磨砂感，即破乳析晶時記錄捻摁次數，見表3。

表3不同復合乳化劑制得的乳膠基質的捻摁次數比較

大豆磷脂含量,% 10 15 25 35 45

捻摁次數 47 56 55 31 16

可以看出，配制乳化炸藥用復合乳化劑時，助劑大豆磷脂的加入量有一定的適用范圍，開始時隨著加入量的增加，所制得的乳膠基質強度增大，當增加到一定量后繼續再增加，所制得的乳膠基質強度迅速衰減。

2.3不同配比的復合乳化劑制得的乳化炸藥性能比較

按照2#巖石乳化炸藥的配方，使用不同配方的復合乳化劑，通過化學敏化制成成品乳化炸藥，并測試成品炸藥的爆速、猛度和殉爆距離等指標，見表4。

表4不同復合乳化劑制成的成品炸藥性能比較

大豆磷脂含量,% 爆速,m/s 猛度,mm 殉爆距離,cm

10 4.8×103 18.3 9

15 4.9×103 18.7 9

25 4.9×103 18.8 9

35 4.6×103 17.9 7

45 4.3×103 15.6 4

由表4可以看出，當大豆磷脂所占比例在15%~25%時，制成的2#巖石乳化炸藥爆速、猛度及殉爆距離均較好。

3 結論

（1）本文通過水數法測定了不同大豆磷脂含量的復合乳化劑的HLB值，隨著磷脂含量的增加，復合乳化劑的HLB值也相應變大。

（2）磷脂含量不同的復合乳化劑，按一定比例制成乳膠基質后，其所形成的油膜強度不同，當磷脂含量在15%～25%之間時，乳膠基質的油膜強度最大，基質具有較好的儲存穩定性。

（3）磷脂含量不同的復合乳化劑制成的2#巖石乳化炸藥，其爆速、猛度及殉爆距離差別較大，當磷脂含量在15%～25%之間時，乳化炸藥的性能較好，隨著磷脂含量的增大，乳化炸藥的爆速、猛度和殉爆距離衰減較快。

參考文獻：

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