專利名稱:硝酸銨用晶形改良劑的制作方法
本發(fā)明涉及一種用以提高工業(yè)炸藥主原料硝酸銨自敏化性能的表面活性劑，特別是一種制備改性硝酸銨的晶形改良劑。該改良劑由晶變劑、穩(wěn)定性、防潮劑、吸附劑、引發(fā)劑和中定劑等組成。
訖今為止，粉狀銨梯炸藥仍然在當(dāng)今商品工業(yè)炸藥中占有很大比重，這類炸藥主要缺點是組分中含有7％～11％有毒梯恩梯作為引爆硝酸銨的敏化劑，因而存在成本昂貴、加工過程毒性大、污染環(huán)境等缺陷急待解決。
80年代開始，為了探索尋求梯恩梯的替代物，科技人員進(jìn)行了不懈的努力英國專利EP256669(1981)報導(dǎo)，在炸藥組成中加入5％活性含能材料鋁粉或鎂粉，但金屬粉價格昂貴，且不宜在有瓦斯的礦井中使用；根據(jù)美國專利4830687(1982)和中國專利90106567(1990)記載，曾試用強氧化劑重鉻酸鉀作為制備無梯巖石硝銨炸藥的敏化成分，由于該強氧化劑在使用中會引起皮膚過敏，而且制得的炸藥機(jī)械感度大，難以實際應(yīng)用；中國專利ZL89105829.X(1989)發(fā)明了一種能減少梯恩梯用量的復(fù)合油相技術(shù)，但采用復(fù)合油代替梯恩梯的敏化效果有限，在目前新二號巖石硝銨炸藥組成中，仍含有3％～7％的梯恩梯；中國專利ZL 92103824.0(1992)，研究人員將改性硝酸脲引入到粉狀工業(yè)炸藥中作為代替梯恩梯的敏化劑，制備出爆轟性能符合國標(biāo)規(guī)定技術(shù)指標(biāo)的無梯巖石銨脲炸藥和無梯煤礦許用銨脲炸藥，但因改性硝酸脲的制備，需利用含有0.5％～1.0％硝胺炸藥的強酸，故未得到普遍推廣；中國專利ZL 91107051.6(1991)研制成功含膨化硝酸銨的無梯膨化硝銨炸藥，但這類炸藥在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)存在裝藥密度低，導(dǎo)致炸藥體積威力小，使礦山工程爆破的綜合穿孔爆破成本增加，且需要較大的設(shè)備投資，上述新品種工業(yè)炸藥和梯恩梯替代物的探索，均未取得完全成功。因此探索研究一種使硝酸銨敏化性能顯著提高的新技術(shù)途徑或提供一種新敏化材料，成為必要進(jìn)一步解決的技術(shù)難題。
本發(fā)明的目的在于克服技術(shù)背景的不足，設(shè)計提供一種晶形改良劑，加入到硝酸銨中，在一定工藝溫度下，使硝酸銨的晶形轉(zhuǎn)變?yōu)樽悦艋阅茱@著提高的晶型晶體，且添加用量要少，成本低廉，在應(yīng)用過程中耐熱和安全使用。
本發(fā)明的構(gòu)思設(shè)計一個組元性能互補，既能解決硝酸銨的晶形能隨溫度轉(zhuǎn)變?yōu)樽悦艋阅芨纳频木途w，且保持穩(wěn)定的敏化晶形和耐熱的多元晶形改良劑體系，旨在使硝酸銨和改良劑在一定溫度下，通過采用輪碾設(shè)備壓碾或氣流管道設(shè)備混合，形成一個均勻、穩(wěn)定混晶晶體結(jié)構(gòu)的自敏化硝酸銨顆粒分子模型。為此，其混晶晶體結(jié)構(gòu)中心必須含有使硝酸銨晶形轉(zhuǎn)變的晶變調(diào)質(zhì)材料，晶體內(nèi)部的穩(wěn)定劑須能控制硝酸銨的多相轉(zhuǎn)變特性，其混晶體系必須含有耐熱和安定性材料，因此這個改良劑體系須由晶變劑、穩(wěn)定劑、防潮劑、吸附劑、引發(fā)劑和中定劑組成。組成中的防潮劑主要起防潮憎水作用，防止環(huán)境濕氣對改性后硝酸銨的侵入；低密度的吸附劑作為載體，將本發(fā)明的其它組分吸附在其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，且可以吸附硝酸銨表面的水分，使改性硝酸銨保持松散狀態(tài)；引發(fā)劑的作用是為了加速、激發(fā)改性硝酸銨的分解；中定劑可吸收晶變劑中的殘留晶間游離酸和微量分解產(chǎn)物，提高本發(fā)明的熱安定性；其中晶變劑和穩(wěn)定劑的設(shè)計最為關(guān)鍵晶變劑為陽離子表面活性劑，它的主要作用是使硝酸銨的晶體在85℃以上膨脹形變或“準(zhǔn)膨化”，轉(zhuǎn)為自敏化性能顯著改善的四方晶形晶體；穩(wěn)定劑陰離子表面活性劑的主要作用是控制改性后的硝酸銨晶形的不可逆變化或滯緩變化，以保持得到穩(wěn)定自敏化硝酸銨晶形。
根據(jù)上述構(gòu)思，設(shè)計一個組元性能互補的多元晶形改良劑體系；起晶變作用的晶變劑必須采用長鏈脂肪胺無機(jī)弱酸鹽，這類物質(zhì)是采用十八烷基伯胺與弱酸(硼酸、磷酸、醋酸等)進(jìn)行中和反應(yīng)制得；穩(wěn)定劑必須采用含有極性基-SO4H、-SO3H、-PO4H的平面構(gòu)型的陰離子表面活性劑，這類物質(zhì)是各種萘磺酸鹽；防潮劑采用低熔點成膜材料，這類材料是長鏈脂肪酸酰胺、聚酯、長鏈脂肪酸及其鹽類、蠟、十八醇、乙基纖維素等；吸附劑采用含高熔點不溶性二氧化硅、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的惰性礦粉，這類物質(zhì)是硅灰石、水鎂石、海泡石、硅藻土、蛭石、膨脹粉珠巖、蒙脫石等；引發(fā)劑采用鍵能小、能階低、生成熱為負(fù)的有機(jī)雜環(huán)化合物，這類物質(zhì)是二硝基甘脲、叔丁基二茂鐵、二甲基偶氮四唑、二硝基咪唑啶、1，2-苯并吡喃酮、六次甲基四胺、四硝基并哌嗪等；中定劑采用能吸收殘留晶間酸和微量分解產(chǎn)物的苯脲和苯胺類物質(zhì)，這類物質(zhì)是二苯胺、二甲基二苯脲、二乙基二苯脲、尿素、硫脲等。
本發(fā)明的組成(質(zhì)量％)為
25～80 晶變劑十八烷基伯胺硼酸鹽或十八烷基伯胺磷酸鹽或十八烷基伯胺甲酸鹽或十八烷基伯胺醋酸鹽；5～10 穩(wěn)定劑二丁基萘磺酸鈉或亞甲基雙萘磺酸鈉或亞甲基雙甲基萘磺酸鈉或亞甲基芐基萘磺酸鈉；3～10 防潮劑聚酯或硬脂酸酰胺或硬脂酸或硬脂酸鈉；10～50 吸附劑硅藻土或硅灰石或海泡石或水鎂石；1～4 引發(fā)劑六次甲基四胺或二甲基偶氮四唑或二硝基咪唑啶或二硝基甘脲；0.2～1 中定劑尿素或二苯胺或二甲基二苯脲或二乙基二苯脲。
本發(fā)明的最佳組成(質(zhì)量％)為60 晶變劑十八烷基伯胺磷酸鹽；7 穩(wěn)定劑二丁基萘磺酸鈉；5 防潮劑硬脂酸酰胺；25 吸附劑硅灰石；2.5 引發(fā)劑六次甲基四胺；0.5 中定劑二甲基二苯脲。
本發(fā)明的制造首先將吸附劑烘干，后將晶變劑和防潮劑分別在球磨機(jī)或粉碎機(jī)中粉碎至規(guī)定細(xì)度，然后按組成(質(zhì)量％)比例，將計量的吸附劑、晶變劑、穩(wěn)定劑、防潮劑、引發(fā)劑和中定劑，一起加入攪拌機(jī)內(nèi)混拌，即可制得本發(fā)明晶形改良劑。
本發(fā)明與現(xiàn)在技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點1 配方中不含活性含能材料，主要由陽離子表面活性劑晶變劑和陰離子表面活性劑穩(wěn)定劑等組成。
2 成功地將本發(fā)明引入到粉狀硝銨炸藥中作為代替有毒梯恩梯的敏化劑，可為工業(yè)炸藥廠有效降低成本，改善工人勞動條件，并減少環(huán)境污染。
3 引入本發(fā)明后的無梯粉狀硝銨炸藥的爆轟性能，達(dá)到國標(biāo)規(guī)定技術(shù)要求無梯巖石硝銨炸藥的爆速為3300～3500m/s，殉爆距離為6cm；無梯3號煤礦許用炸藥的爆速為3380m/s，猛度為13.4mm，殉爆距離為6cm。
4 本發(fā)明應(yīng)用于硝酸銨中，用量少(為硝酸銨質(zhì)量的0.2％～0.4％)，卻效果顯著。
5 本發(fā)明能夠利用現(xiàn)有硝銨炸藥廠的中砣輪碾設(shè)備實施應(yīng)用，減少了工廠的投資，有實用推廣價值。
6 本發(fā)明的原料來源豐富，制備工業(yè)簡單，易批量生產(chǎn)。
實施例1 按如下的最佳配方(質(zhì)量％)實施60 晶變劑十八烷基伯胺磷酸鹽；7 穩(wěn)定劑二丁基萘磺酸鈉；5 防潮劑硬脂酸酰胺；25 吸附劑硅灰石；2.5 引發(fā)劑六次甲基四胺；0.5 中定劑二甲基二苯脲。
本發(fā)明的制造首先將25kg硅灰石在90-100℃的烘箱中烘4h，并將60kg十八烷基伯胺磷酸鹽和5kg硬脂酸酰胺分別在轉(zhuǎn)速為40r/min的球磨機(jī)中粉碎，細(xì)度過425μm80％以上；然后將上述三種處理合格的原料同二丁基萘磺酸鈉7kg，六次甲基四胺2.5kg和二甲基二苯脲0.5kg，一起加入雙層螺旋結(jié)構(gòu)的攪拌機(jī)內(nèi)，進(jìn)行混拌30～40min后，出料即制成產(chǎn)品。
利用本發(fā)明，應(yīng)用于硝酸銨晶形改性和無梯粉狀硝銨炸藥的制造首先將輪碾機(jī)預(yù)熱至100～110℃，依次將硝酸銨184kg，本發(fā)明600g(添加濃度為0.3％)一起加入輪碾機(jī)中，在物料為90～100℃下，進(jìn)行壓硝、捏合、晶形改性、干燥、碾壓15～20min，然后加入預(yù)先溶化的復(fù)合油相7kg，繼續(xù)碾壓10～15min，最后加入木粉9kg，混合10min，即制得混合均勻的無梯粉狀硝銨炸藥。
用上述制造方法制得的改性硝酸銨的性能外觀松散，堆積密度為0.8～1.0g/m3，細(xì)度過250μm大于90％，吸油率為30％～35％(未改性硝酸銨的吸油率為8％～10％)，試樣采用《GB14372-93》規(guī)定的試驗方法，用8號雷管引爆，經(jīng)實施證明含本發(fā)明的改性硝銨具雷管感度，表明改性硝酸銨的自敏化性能顯著提高。
用上述制造方法制得的無梯巖石硝銨炸藥的性能，其藥卷密度為0.95～1.0g/m3，爆速為3300～3500m/s，猛度為13.6～14.6mm，殉爆距離不小于6cm，貯存6個月后，產(chǎn)品外觀物理狀態(tài)和爆炸性能均保持穩(wěn)定。
2 按如下組成(質(zhì)量％)實施25 晶變劑十八烷基伯胺硼酸鹽；10 穩(wěn)定劑亞甲基雙萘磺酸鈉；10 防潮劑硬脂酸；50 吸附劑硅藻土；4 引發(fā)劑二甲基偶氮四唑；1 中定劑二乙基二苯脲。
本發(fā)明制造參照實施例1。
利用本發(fā)明制得的無梯3號煤礦許用硝銨炸藥的性能，藥卷密度為1.0g/m3，殉爆距離為6cm，爆速為3380m/s，猛度為13.0～13.4mm。
3 按如下組成(質(zhì)量％)實施80 晶變劑十八烷基伯胺甲酸鹽；5 穩(wěn)定劑亞甲基雙甲基萘磺酸鈉；3 防潮劑聚脂；10 吸附劑海泡石；1 引發(fā)劑二硝基甘脲；0.2 中定劑尿素。
本發(fā)明制造參照實施例1。
利用本發(fā)明制得的無梯2號煤礦許用膨化硝銨炸藥的性能，爆速為3280m/s，猛度為13.4mm，殉爆距離為8cm，貯存4個月以后的產(chǎn)品，外觀物理狀態(tài)和爆炸性能均維持穩(wěn)定。
4 按如下組成(質(zhì)量％)實施56 晶變劑十八烷基伯胺醋酸鹽；6 穩(wěn)定劑亞甲基芐基萘磺酸鈉；4 防潮劑硬脂酸鈉；30 吸附劑水鎂石；3 引發(fā)劑二硝基咪唑啶；0.5 中定劑二苯胺。
本發(fā)明的制造參照實施例1。
采用熱分析儀，對本發(fā)明制品進(jìn)行了差熱—熱重聯(lián)動分析(TGA-DTA法)，檢測結(jié)果參見表1。
表1 TGA-DTA試驗結(jié)果初始熱分解溫度，最終熱分解溫度，例子類別 試樣名稱 數(shù)量來源 測試日期TOC TEC比較例 復(fù)合改性劑 03124419.X制品 294.33 488.92 2004.4參考例 少梯改性劑 中國廠家生產(chǎn) 262.89 442.11 2004.4實施例 晶形改良劑 本發(fā)明制品 319.22 635.45 2004.4從表1可見本發(fā)明的制品比前人制品具有耐高熱性，特別是本發(fā)明制品的初始熱分解溫度遠(yuǎn)高于制造無梯粉狀硝銨炸藥時的工藝溫度(110～120℃)，故生產(chǎn)使用過程安全。
權(quán)利要求
1一種用以制備無梯工業(yè)炸藥主原料硝酸銨的晶形改良劑，其特征在于該改良劑由晶變劑、穩(wěn)定劑、防潮劑、吸附劑、引發(fā)劑和中定劑等組成，其組分(質(zhì)量％)為25～80 晶變劑十八烷基伯胺硼酸鹽或十八烷基伯胺磷酸鹽或十八烷基伯胺甲酸鹽或十八烷基伯胺醋酸鹽；5～10 穩(wěn)定劑二丁基萘磺酸鈉或亞甲基雙萘磺酸鈉或亞甲基雙甲基萘磺酸鈉或亞甲基芐基萘磺酸鈉；3～10 防潮劑聚酯或硬脂酸酰胺或硬脂酸或硬脂酸鈉；10～50 吸附劑硅藻土或硅灰石或海泡石或水鎂石；1～4 引發(fā)劑六次甲基四胺或二甲基偶氮四唑或二硝基咪唑啶或二硝基甘脲；0.2～1 中定劑尿素或二苯胺或二甲基二苯脲或二乙基二苯脲。
2根據(jù)權(quán)利要求
1所述的硝酸銨用晶形改良劑，其特征在于其組分(質(zhì)量％)為60 晶變劑十八烷基伯胺磷酸鹽；7 穩(wěn)定劑二丁基萘磺酸鈉；5 防潮劑硬脂酸酰胺；25 吸附劑硅灰石；2.5 引發(fā)劑六次甲基四胺；0.5 中定劑二甲基二苯脲。
專利摘要
本發(fā)明涉及多晶型硝酸銨的晶形改良劑，其特征在于晶形改良劑由晶變劑、穩(wěn)定劑、防潮劑、吸附劑、引發(fā)劑和中定劑等組成，是為了解決前人研制的硝酸銨用改性劑，存在有毒性、本身具爆炸性、熱安全性差、價昂貴等缺陷。本發(fā)明特點是采用長鏈脂肪胺無機(jī)弱酸鹽作為晶變劑，使硝酸銨的晶形，在一定溫度下膨脹形變，因而自敏化性能、爆轟感度和吸油率提高；采用平面構(gòu)型的陰離子表面活性劑作改性硝酸銨晶形的穩(wěn)定劑，使改性硝酸銨在貯存期內(nèi)，保持松散的穩(wěn)定晶形；引入苯脲類中定劑，吸收晶變劑中的殘留晶間酸，提高本發(fā)明的熱安定性；引入雜環(huán)類有機(jī)化合物，引發(fā)改性硝酸銨，提高粉狀無梯炸藥的爆轟感度。本發(fā)明已在制備粉狀無梯炸藥時有效的應(yīng)用。
文檔編號C06B31/00GKCN1597645SQ200410040430
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月11日
發(fā)明者殷海權(quán), 殷翔, 楊前生 申請人:殷海權(quán)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan