油相材料对乳化炸药性能和稳定性的影响

2023-02-07

一、原理分析

乳化炸药的热力学具有不稳定性, 它主要由起乳化作用的乳化剂、氧化剂溶液微粒、油相材料介质和部分敏化剂构成的, 其中乳化炸药体系中最为重要的就是油相材料, 它是氧化剂溶液微粒的重要载体, 对于乳化材料的质量控制有着非常重要的作用, 而且, 最后的成品能够直接体现载体媒介的稳定性和可溶性, 若是立足于功用的角度, 那么油相材料的主要作用是燃烧起爆、稳定储存以及抗水等。

油相材料对于乳化炸药的作用机理主要表现在包裹作用上, 即单纯的氧化剂溶液不会出现连续相状态, 而是呈现出分散状态, 该种状态下, 对于氧化剂溶液微粒的凝聚有着不利影响, 如若温度发生变化或者遭到猛烈撞击的情况下, 乳化炸药就会具有一定的不稳定性, 致使爆炸问题极其容易发生, 从而使得生产运输人员的人身安全受到严重威胁, 为此, 就需要把油相材料加入乳化炸药体系中, 充分将材料的分子键作用发挥、利用, 然后按照相应的乳化机械要求进行剪切, 确保具有分散相的氧化剂溶液能够和油相材料相结合, 从而形成与分子状态相似的物质, 该物质的最外层就是油相材料, 而其最内层属于氧化剂溶液, 这种物质溶液的稳定性和性能都具有一定的优越性【1】。

二、油相材料影响乳化炸药性能和稳定性的因素

油相材料对乳化炸药性能和稳定性的影响因素主要包括在以下几个方面:

1. 含油量

在其它物理和化学指标保持不变的前提下, 油的含量增加, 那么就会大大降低乳胶炸药爆轰速度以及激烈程度, 除此之外, 含油量太高, 对于炸药爆炸的炸药贮存稳定性以及扩散系数都会产生严重的影响。

2. HLB数值

HLB也是一个重要的因素, 它在很大程度上影响着乳化炸药性能的稳定性, 一般而言, 它是指亲水-亲油平衡值, HLB值越大, 其代表材料的亲水性就更好;相反, HLB值较小, 其代表亲油性能更佳。经过大量的实验结果分析, 乳化炸药的HLB值若是可以存在于3-5的范围内, 那么乳化剂可以达到最好的状态, 将在很大程度上促进乳化炸药的工作性能的进一步提高, 还可以将存储周期大大提高, 分层和破乳现象也能够得到控制。

3. 粘度

影响炸药性能指标的重要因素之一的粘度也是不可忽视的, 一般来说, 油相材料的粘度增加, 那么其爆速和猛度也会随之增加, 同时, 也会提高分解膜的强度, 这些都助于防止在炸药储存过程中出现破乳现象, 然而粘度过高也会给炸药的保质期造成不利影响, 所以, 选择合理的油相材料的粘度值直接影响着炸药性能的好坏【2】。

4. 熔点

提高熔点能够有效提高炸药的猛度和爆速, 炸药爆破的扩散性相应也能够得到进一步的提高, 提高油相材料的熔点就可以在一定程度上提高炸药性能。

三、油相材料对乳化炸药的影响分析

1. 储存稳定性

油性材料影响乳化炸药的功能, 其中最为重要的就是存储稳定性, 在油包水型类型的系统中, 最外层的油相和最内层的氧化剂溶液会存在比较密切的联系, 正常生产过程和日常交通运输中, 外部振动将加强两种材料之间的接触摩擦, 若是油性材料韧性在这种接触下出现韧性不足和稳定性差的问题, 使得其分子结构受到严重破坏, 最终使得炸药的质量受到影响。一种新的炸药性能得到全面的推广和使用必要的环节就在于安全存储, 在实际的安全储存实验, 它暴露了一些缺点。经过一段时间的存储和炸药产品的一部分出现的乳现象, 甚至出现启动失败的质量问题。发现了问题, 组织人员进行分析, 经过仔细筛选分析, 最终发现主要原因在于油相材料, 由于不同的材料供应商, 生产油相材料的质量好坏是有所区别的, 稳定性有很大差异, 这将使得乳化炸药的稳定性以及质量受到严重影响。所以, 在具体的施工中, 要合理选择油相材料, 确保乳化炸药的性能和稳定性得到有效保障, 从而提高其安全性【3】。

2. 分层

分层主要指的是在外界作用下, 乳化液会由原本的一种划分为两种乳化液。在其中一层的分散相与原来相比要多, 而在另一层中相比于原来是比较少的。通常情况下, 在分层过程中, 乳化液的界面膜还未出现破裂, 由此可见, 分层并不是破乳。分散相液珠越大, 分层就会越容易产生, 从而造成乳化液的破乳现象。乳状液分散相重心的移动速度vt的表达式为:

式中:ri———液珠半径;V———分散相的总体积;η———连续相粘度;ni———液珠数量。

3. 破乳

外部条件的影响下, 会使得乳液分散相和连续相的相对位置不断变化, 分散相的微小粒子通过界面膜的薄弱环节, 然后开始汇集, 同时, 每个小的分散相液滴仍然可以独立存在, 这是具有可逆性的过程, 不会出现炸药破乳的现象。乳液破乳主要是指乳化液完全被破坏的现象, 只有当分散相小型液体粒子的数量不断减少, 然后汇聚成一个大的水滴, 因为机械振动和热辐射效应使得液珠从乳液的薄弱点开始逐渐形成孔洞, 在孔洞逐渐增大的过程中, 界面膜会渐渐实现全部破裂, 最终造成炸药的爆炸性能完全失去。按照乳化液稳定的界面膜理论, 对于界面膜强度以及密实程度是影响乳化剂稳定的关键性因素。破乳过程中, 受到凝聚力的影响, 氧化剂结晶将导致变形和收缩, 在这一点上, 界面膜的强度越高, 液滴聚结遭遇的电阻就会越大, 乳液系统变得更加稳定。