專(zhuān)利名稱(chēng)：:可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80及其制備方法、用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于用于乳化炸藥的可聚合型Span80乳化劑，特別是一種丙烯酰氧基Span80及其制備方法、用途。
背景技術(shù)：
：目前，應(yīng)用于乳化炸藥的主乳化劑可分為兩類(lèi)即脂肪酸酯類(lèi)(代表產(chǎn)品Span80)和聚異丁烯丁二酰亞胺類(lèi)(代表產(chǎn)品T系列)及以上述產(chǎn)品為主乳化劑的混合物即復(fù)合乳化劑。雖然酯類(lèi)乳化劑分子量小，具有抗剪切能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適用于乳化炸藥的連續(xù)化生產(chǎn)工藝，但由于其親水一親油基團(tuán)調(diào)整度小，在油水界面形成膜的致密性差，又加上分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整、不穩(wěn)定，質(zhì)量較難控制，使得其乳化效能進(jìn)一步降低。酯類(lèi)乳化劑是分子結(jié)構(gòu)多種多樣，組成難以確定的混合物，因而無(wú)法滿(mǎn)足最穩(wěn)定狀態(tài)的充填系數(shù)要求，用這類(lèi)乳化劑生產(chǎn)的乳化炸藥的穩(wěn)定性就較差。因而，用它制成的乳化炸藥的穩(wěn)定性較差，目前國(guó)內(nèi)己很少單獨(dú)使用這類(lèi)乳化劑。對(duì)聚異丁烯類(lèi)(高分子型)乳化劑而言，雖然形成的體系為立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于炸藥穩(wěn)定性的提高，但其分子結(jié)構(gòu)中有大分子長(zhǎng)鏈聚異丁烯存在，分子長(zhǎng)度大，不能形成高度分散的具有典型乳狀液特征的乳膠體系，使得乳膠基質(zhì)具有明顯的凝膠特性，在高剪切力作用下便會(huì)因其剛性太強(qiáng)而出現(xiàn)"破乳"，抗剪切能力差，不能適應(yīng)連續(xù)化生產(chǎn)工藝的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠提高乳化炸藥的穩(wěn)定性，同時(shí)又能夠提高其抗剪切能力的可聚合型Span80乳化劑即丙烯酰氧基Span80及其制作方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種上述可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80的用途。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80，以Span80為原料，將Span80與丙烯酸按摩爾比為1~1.1:1，進(jìn)行配比反應(yīng)。一種制備上述的丙烯酰氧基Span80的方法，采用直接酯化法，即第一步，酯化將42.847.1gSpan80、6.57.5g丙烯酸、對(duì)苯二酚、催化劑及溶劑，進(jìn)行酯化，攪拌回流反應(yīng)；第二步，后處理趁熱過(guò)濾反應(yīng)液，用1%氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值為5.5~6.5后，再用飽和氯化鈉溶液洗滌到水相pH值為6.57.5，分液得到的油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即得到丙烯酰氧基Span80。一種制備上述的丙烯酰氧基Span80的方法，采用酰氯酯化法，即第一步，酯化將6.57.5g丙烯酸滴加至二氯亞砜中，滴加完畢后，升溫至3545'C減壓排盡氯化氫與二氧化硫，然后加入氯化鋰；Span8042.847.1g用苯溶解后加入三乙胺配成混合液，在溫度為05i:攪拌下將這一混合溶液滴加入酰氯中，滴加完畢后進(jìn)行酯化；第二步，后處理趁熱過(guò)濾反應(yīng)液，用P/。氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值為5.56.5后，再用飽和氯化鈉溶液洗滌到水相pH值為6.57.5，分液得到的油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即得到丙烯酰氧基Span80。一種可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80的用途，將丙烯酰氧基Span80作為乳化炸藥的乳化劑，使用量為乳化炸藥質(zhì)量的0.5~4%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)以Span80為原料通過(guò)化學(xué)反應(yīng)連接一個(gè)不飽和基團(tuán)，制得了一種可聚合型乳化劑一丙烯酰氧基Span80。(2)制備方法采用直接酯化法或酰氯法，較為簡(jiǎn)單易行。(3)可聚合性乳化劑是指分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)帶有親水、親油的乳化基團(tuán)和可參加游離基聚合反應(yīng)功能基團(tuán)(如乙烯基等)的一類(lèi)新型表面活性劑。它不僅具有普通表面活性劑的一切功能，而且本身還能與某些單體發(fā)生聚合。因此，可聚合乳化劑在多相聚合(尤其是乳液聚合、懸浮聚合及分散聚合)中能以化學(xué)鍵而不是僅依靠物理吸附結(jié)合于聚合物離子表面。本發(fā)明在乳化過(guò)程中以化學(xué)力分散相的微細(xì)液滴穩(wěn)定分散于與它互不相溶的連續(xù)介質(zhì)中形成穩(wěn)定的乳化體系，乳化能力提高60%，大大減少了乳化劑的用量，且增強(qiáng)了乳化體系的穩(wěn)定性。這樣，便會(huì)大大提高乳化炸藥(基質(zhì))的穩(wěn)定性；同時(shí)，由于其分子結(jié)構(gòu)中并不含有像高分子型乳化劑那樣的長(zhǎng)鏈基團(tuán)，因而其抗剪切能力也較強(qiáng)。(4)本發(fā)明乳化力提高的測(cè)定實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)測(cè)得用6mL甲苯(含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1。/。的丙烯酰氧基Span80)和4mL水制成的乳液放置74.5min后分離出3mL甲苯，而用同樣濃度的Span80甲苯溶液和水按相同條件制成的乳液放置46min后就分離出甲苯3mL，顯然丙烯酰氧基Span80的乳化力超出Span80達(dá)60%左右。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了在相同的乳化條件下(均加入與乳化劑等摩爾的丙烯酰胺)不同乳化劑制備的乳化體系的穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)表l。表1不同乳化劑制備的乳化炸藥的穩(wěn)定性乳化劑Span80聚異丁烯丁二酰亞胺丙烯酰氧基Span80高低溫循環(huán)次數(shù)121519實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同乳化工藝條件和相同用量下，丙烯酰氧基Span80制備的乳化體系高低溫循環(huán)可達(dá)19個(gè)周期，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Span80乳化體系的12個(gè)周期，高于聚異丁烯丁二酰亞胺乳化體系的15個(gè)周期，說(shuō)明丙烯酰氧基Span80制備的乳化體系有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。在體系中加入單體丙烯酰胺，使其與Span80的丙烯酸酯聚合，則增強(qiáng)了乳膠的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同乳化劑制備的乳化炸藥爆炸性能。將兩種乳化劑制備的乳化炸藥分別裝入規(guī)格為032mmX2Ocm的紙巻中，測(cè)定其爆炸性能，結(jié)果見(jiàn)表2。表2兩種乳化劑制備的乳化炸藥爆炸性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2可知，用丙烯酰氧基Span80代替Span80作為乳化劑制備的乳化炸藥，爆炸性能明顯提高。這是因?yàn)橛帽Ｑ趸鵖pan80制備的乳化炸藥，增強(qiáng)了乳膠體的穩(wěn)定性，W/0型顆粒很小，硝酸銨等氧化劑水溶液與油相材料的接觸面積大，因而氧化劑與還原劑間反應(yīng)界面大，有利于爆炸反應(yīng)的進(jìn)行。具體實(shí)施方式本發(fā)明以Span80為原料，在其分子上連接一個(gè)不飽和基團(tuán)一丙烯酰氧基。其特征在于其原料組成與摩爾比為Span80與丙烯酸，1:1左右。其中Span80具有親水基和親油基，分別與乳化炸藥的水相和油相相溶，而丙烯酸與Span80反應(yīng)后形成的丙烯酰氧基為不飽和基團(tuán)，其具有可聚合功能。盡管是采用直接酯化法或酰氯法制備丙烯酰氧基Span80，由于具有丙烯酰氧基Span80這個(gè)特定技術(shù)特征，故幾個(gè)技術(shù)方案符合單一性的規(guī)定。其制備方法及用途以實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例l:Span8047.1g，丙烯酸7.2g，以乙酸乙酯lOOmL為溶劑，以對(duì)苯二酚O.lg為阻聚劑，以對(duì)甲苯磺酸3:0g為催化劑，8(TC下攪拌回流15h,反應(yīng)結(jié)束后趁熱過(guò)濾反應(yīng)液，用"/。氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值約為6后，再用飽和氯化鈉溶液洗滌到水相pH值為7左右，油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即可得到丙烯酰氧基Span80。實(shí)施例2:Span8047.1g，丙烯酸7.2g，以正庚垸100mL為溶劑，以對(duì)苯二酚0.1g為阻聚劑，以強(qiáng)酸型樹(shù)脂3.0g為催化劑，11(TC下攪拌回流15h,反應(yīng)結(jié)束后趁熱過(guò)濾反應(yīng)液，用P/。氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值約為6后，再用飽和氯化鈉溶液洗滌到水相pH值為7左右，油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即可得到丙烯酰氧基Span80。實(shí)施例3:向裝有7.2g丙烯酸的燒瓶中滴加11.9g二氯亞砜溶劑，滴加完畢后，升溫至4(TC減壓排盡氯化氫與二氧化硫，然后在此瓶中加入0.22.5g氯化鋰為催化劑。將42.8gSpan80用苯溶解后加入三乙胺配成混合液，在低溫(0~5°C)攪拌下將這一混合溶液滴加入酰氯中，滴加完畢后升溫至3(TC反應(yīng)3h。趁熱過(guò)濾反應(yīng)液用1%的氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值約為6后，再用飽和氯化鈉溶液洗漆到水相pH值為7左右，油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即可得到丙烯酰氧基Span80。實(shí)施例4:向裝有11.9g二氯亞砜溶劑的燒瓶中滴加7.2g丙烯酸，滴加完畢后，升溫至4(TC減壓排盡氯化氫與二氧化硫，然后在此瓶中加入0.2~2.5g氯化鋰催化劑。將42.8gSpan80用苯溶解后加入三乙胺配成混合液，在低溫(0~5°C)攪拌下將這一混合溶液滴加入酰氯中，滴加完畢后升溫至4(TC反應(yīng)4h。趁熱過(guò)濾反應(yīng)液用1%的氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值約為6后，再用飽和氯化鈉溶液洗滌到水相pH值為7左右，油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即可得到丙烯酰氧基Span80。實(shí)施例5:以丙烯酰氧基Span80為乳化劑制成的乳化炸藥，同Span80為乳化劑制成的乳化炸藥配方、制備方法如下乳化炸藥配方l(以丙烯酰氧基Span80為乳化劑)硝銨72%、硝酸鈉10%、水10%、復(fù)合蠟5.0%、丙烯酰氧基SP-80乳化劑0.5X、珍珠巖2.5%。乳化炸藥配方2(以丙烯酰氧基Span80為乳化劑)硝銨72%、硝酸鈉10%、水10%、復(fù)合蠟4.5%、丙烯酰氧基SP-80乳化劑1.0%、珍珠巖2.5%。乳化炸藥配方3(以丙烯酰氧基Span80為乳化劑)硝銨72%、硝酸鈉10%、水10%、復(fù)合蠟1.5%、丙烯酰氧基SP-80乳化劑4.0%、珍珠巖2.5%。乳化炸藥配方4(以Span80為乳化劑)硝銨72%、硝酸鈉10%、水10%、復(fù)合蠟4.3%、SP-80乳化劑1.2%、珍珠巖2.5%。制備方法將復(fù)合蠟及乳化劑熔化，混勻作為油相，10011(TC保溫；將硝銨、水、硝酸鈉混勻，溶化至10511(TC，作為水相；在高速攪拌下，將水相緩慢加入油相中，繼續(xù)攪拌數(shù)分鐘，形成乳膠基質(zhì)，將乳膠基質(zhì)冷卻至5(TC以下，拌入珍珠巖至均勻即為乳化炸藥。上述配方性能比較如表3所示。表3乳化炸藥性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上表可見(jiàn)，同Span80為乳化劑制成的乳化炸藥相比，以丙烯酰氧基Span80為乳化劑制成的乳化炸藥爆炸性能明顯提高。權(quán)利要求1、一種可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80，其特征在于以Span80為原料，將Span80與丙烯酸按摩爾比為1～1.1∶1，進(jìn)行配比反應(yīng)。2、一種制備權(quán)利要求l所述的丙烯酰氧基Span80的方法，其特征在于采用直接酯化法，即第一步，酯化將42.847.1gSpan80、6.57.5g丙烯酸、對(duì)苯二酚、催化劑及溶劑，進(jìn)行酯化，攪拌回流反應(yīng)；第二步，后處理趁熱過(guò)濾反應(yīng)液，用1%氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值為5.5~6.5后，再用飽和氯化鈉溶液洗滌到水相pH值為6.57.5，分液得到的油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即得到丙烯酰氧基Span80。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯酰氧基Span80的制備方法，其特征在于催化劑為對(duì)甲苯磺酸或強(qiáng)酸型樹(shù)脂，用量為0.20.4g。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯酰氧基Span80劑的制備方法，其特征在于對(duì)苯二酚為0.1~0.2g。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯酰氧基Span80的制備方法，其特征在于溶劑為乙酸乙酯或正庚垸。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的丙烯酰氧基Span80的制備方法，其特征在于酯化溫度為78~120°C、攪拌回流反應(yīng)時(shí)間12~16h。7、一種制備權(quán)利要求l所述的丙烯酰氧基Span80的方法，其特征在于采用酰氯酯化法，即第一步，酯化將6.57.5g丙烯酸滴加至二氯亞砜中，滴加完畢后，升溫至3545'C減壓排盡氯化氫與二氧化硫，然后加入氯化鋰；Span8042.847.1g用苯溶解后加入三乙胺配成混合液，在溫度為05。C攪拌下將這一混合溶液滴加入酰氯中，滴加完畢后進(jìn)行酯化；第二步，后處理趁熱過(guò)濾反應(yīng)液，用"/。氫氧化鈉溶液洗滌到水相pH值為5.56.5后，再用飽和氯化鈉溶液洗滌到水相pH值為6.57.5，分液得到的油相用無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，過(guò)濾分出油相，減壓蒸餾除去溶劑即得到丙烯酰氧基Span80。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的丙烯酰氧基Span80的制備方法，其特征在于氯化鋰的用量為0.22.5g。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的丙烯酰氧基Span80的制備方法，其特征在于酯化溫度為3040。C，反應(yīng)時(shí)間為34h。10、一種可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80的用途，其特征在于將丙烯酰氧基Span80作為乳化炸藥的乳化劑，使用量為乳化炸藥質(zhì)量的0.5~4%。專(zhuān)利摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80及其制備方法、用途。該可聚合乳化劑丙烯酰氧基Span80，以Span80為原料，將Span80與丙烯酸按摩爾比為1～1.1∶1，進(jìn)行配比反應(yīng)。采用直接酯化法制備丙烯酰氧基Span80，即將Span80、丙烯酸、對(duì)苯二酚、催化劑及溶劑，進(jìn)行酯化，攪拌回流反應(yīng)后進(jìn)行后處理。或采用酰氯酯化法制備丙烯酰氧基Span80，即將丙烯酸滴加至二氯亞砜中，升溫減壓排盡氯化氫與二氧化硫，然后加入氯化鋰；Span80用苯溶解后加入三乙胺配成混合液，在攪拌下將這一混合溶液滴加入酰氯中進(jìn)行酯化，再進(jìn)行后處理。本發(fā)明制備方法采用直接酯化法或酰氯法，較為簡(jiǎn)單易行；大大提高乳化炸藥的穩(wěn)定性；其抗剪切能力也較強(qiáng)。文檔編號(hào)C06B23/00GKCN101182273SQ200710135564公開(kāi)日2008年5月21日申請(qǐng)日期2007年11月16日發(fā)明者葉志文,呂春緒申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX,EndNote,RefMan