专利名称:高吸油率松散性多孔粒状硝铵用水溶性成孔剂的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种用于改善铵油炸药主成分氧化剂多孔粒状硝酸铵的表面活性剂,尤其是一种制备高吸油率松散性多孔粒状硝酸铵的水溶性成孔剂。该成孔剂由发泡剂、渗透剂、增强剂、分散剂、耐热剂和增溶剂组成。
技术背景
多孔粒状硝酸铵是工业硝酸铵的一种形态。由于它具有较高吸油率和低堆密度的特性,所以广泛用作铵油炸药和无猛炸药成分的低爆速炸药的主体氧化剂,又基于它的经济性、灵活性和安全性优于乳化和粉乳炸药,故近代多孔粒状硝酸铵的产量在中国有惊人的发展。据不完全统计:其产量从90年代的全国年产几万吨提高到2011年可达几百万吨;并根据中国“十二五”规划要大力发展现场混装炸药,使多孔粒状硝酸铵的市场有更大的发展。但是多孔硝铵同样有易晶变、易吸湿、易相变、盐桥重结晶性等固有缺陷,给工农业使用带来极大的不方便和不安全隐患,特别是行业和市场急需寻求一种能制备高吸油率松散性多孔粒状硝酸铵、而且使用可靠的成孔剂新技术。
近半个世纪以来,科技人员对改善硝酸铵的防潮防结块性能和研制多孔粒状硝酸铵的成孔剂曾进行了大量研究工作:美国密西西比化学公司采用硼酸、硫酸铵混合盐类作防结块剂;美国ICI公司采用硼镁石和中国发明专利(专利受理号00130046.6,2000)采用白云石等惰性粉末作硝酸铵的防结块剂,使用中因不能有效控制硝铵晶型转变而效果不明显;80年代起,我国较长期采用日本的醋酸盐专利技术(JP7650898,1978)来生产多孔粒状硝酸铵,可是因醋酸盐在硝酸铵中溶解度太小(0.001% ),且在使用中需用刺激味重的冰醋酸,成本高、又污染环境,生产使用不方便。故此传统技术使制品存在热塑性差、颗粒强度低、热分解温度低、不能有效控·制硝铵晶型转变等不足。近代中国专利ZL 94107498.6的作者发现:采用平面构型阴离子表面活性剂作为硝酸铵的有效晶控剂,应用于硝酸铵中,防结块效果良好。但在实际使用中,存在与乳化剂不相容和在高温作业中发生自燃二个缺陷,及时被中国专利(专利号ZL99114733.2,1999)作者改进,发明了高稳定性和耐高热的硝铵松散剂,该专利技术已在中国许多生产造粒硝酸铵工厂采用,但是在几年实际使用中,发现存在易堵塞造粒喷头、大循环过程不安全及松散剂本身水溶性不良,会经常导致松散剂在过滤网上长期受热会粘结碳化而引起自燃等缺陷;法国KT公司研制了试图解决上述缺陷的内添加外包裹复合防结块剂,也存在使用不方便、原材料成本高、制品粉尘大、吸油率低等问题,因此探索提供一种能解决安全性和又提高性能的新成孔材料成为必须进一步解决的技术难题。
发明内容本发明的目的在于克服背景技术的不足,必须设计一种在水中完全溶解、耐高热和能提高多孔粒状硝酸铵吸油率的成孔剂,加入到熔融态硝酸铵中,不但使多孔硝铵的物理性能明显改善,又确保在使用过程不产生不溶性糊状物堵塞造粒喷头,堵绝成孔剂不溶物粘结在过滤网上碳化,确保含有成孔剂的硝铵母液大循环作业能安全可靠;另外,能取代进口发泡剂,降低生产成本。
本发明的构思:设计一个组元性能互补,成本低廉,原料来源丰富易得,既能解决多孔硝铵易结块缺陷和提高吸油率,且能在水中完全溶解和耐高热的多元成孔剂体系。旨在采用喷雾造粒制备松散性造粒硝铵或采用从国外引进的多孔硝铵的水浆法工艺,使本发明在水中或熔融态硝酸铵中能完全溶解和混合均匀,消除在工艺过程产生堵喷头、碳化燃烧、长期停留在循环作业的管道中易燃烧等不安全隐患。因此这个成孔剂必须取消前人添加剂组份中的不溶性惰性矿粉及低熔点易成膜材料,该成孔剂体系必须全部由水溶性发泡齐U、渗透剂、增强剂、分散剂、耐热剂和增溶剂组成。组成中的增强剂的主要作用是使它与硝酸铵溶合共晶得到晶格致密的晶体,使制品减少粉尘,提高颗粒强度,减少制品受运输振动引起球体的破损率;分散剂能降低液固相界面张力,使熔融态硝铵或水和成孔剂接触时,加速成孔剂很快被水或硝铵母液湿润而分散在水中,在喷雾造粒时易于展布均匀成粒,起辅助分散作用;耐热 剂具有耐高热性和防碳化性能,用以提高成孔剂在高温熔融态硝酸铵(170 180°C )中的使用安全性;增溶剂起体系乳化、增加互溶速度的作用;其中发泡剂和渗透剂的设计最为关键:起晶控作用的渗透剂的主要作用是在多孔硝酸铵相变点附近控制硝酸铵晶形的不可逆变化或滞缓变化,提高硝酸铵的晶变点,以保持多孔硝铵具有松散的稳定晶形;发泡剂的关键作用是使硝酸铵在喷雾造粒过程中,得到适量的“微气泡”和“孔隙”,增加多孔硝铵的吸油率和使硝铵具有一定尺寸的颗粒度和松散性。
根据上述构思,设计一个组元性能互补的多元完全水溶性粉状成孔剂体系;发泡剂采用受热分解产生气体的有机肼盐或无机材料,例如对甲苯磺酰肼、硫酸铝铵、轻质碳酸钙、碳酸氢钠等;起晶控作用的渗透剂必须采用水溶性、耐高温、高扩散性,并含有极性基团-S04H、-S03H、-PO4H的平面构型阴离子表面活性剂;增强剂采用水溶性无机物,此类物质是:氯化物、硫酸盐和无机磷酸盐;分散剂采用粉末固体易被水湿润的物质,一般是表面活性剂,这类物质是:皂素、烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯基烷基芳基醚、茶子饼粉等;耐热剂大多数为具有高热容、难燃烧的功能化助剂,按其化学结构可分为亚硝基化合物类、有机酸类和次磺酰胺类;增溶剂一般采用非离子型表面活性剂,常用斯盘-80、吐温-40和聚醚等易溶于水的乳化剂。
本发明水溶性成孔剂的组成按质量%为:
30 80发泡剂:玄明粉或碳酸氢钠或碳酸氢铵或硫酸铝铵
10 40渗透剂:亚甲基二萘磺酸钠或聚丙烯酸钠或琥珀酸二辛酯硫酸钠或脂肪酸甲酯磺酸钠
5 15增强剂:硫酸铝或硫酸铵或氯化铵或磷酸一氢二铵
2 6 分散剂:十二烷基苯磺酸钠或二丁基萘磺酸钠或羧甲基纤维素或烷基磷酸酯钠
2 6 耐热剂:水杨酸或邻酸三甲苯酯或含卤磷酸酯或十溴联苯醚
I 3 增溶剂:失水山梨醇单油酸酯或聚醚L31或改性大豆磷酯或脂肪醇聚氧乙烯醚
本发明的最佳组成按质量%为:
50 发泡剂:玄明粉;[0016]30 渗透剂:亚甲基二萘磺酸钠;
10 增强剂:硫酸铝;
4 分散剂:十二烷基苯磺酸钠;
4 耐热剂:水杨酸;
2 增溶剂:脂肪醇聚氧乙烯醚。
本发明的制备方法构思:首先将耐热剂、分散剂和增溶剂烘干,后将发泡剂在球磨机或粉碎机中粉碎至规定细度,然后按组成的质量%比例,将计量的发泡剂、渗透剂、增强齐U、分散齐 、耐热剂和增溶剂,一起加入搅拌机内混拌,即可制得本发明粉状水溶性成孔剂。
本发明与现有技术相比具有如下的优点:
I成功地将无机材料发泡剂和起晶控作用的渗透剂引入成孔剂组份中,有效地改善了多孔粒状硝酸铵在贮存期内的松散度和提高了制品吸油率。
2取消了前人多孔硝铵添加剂组成中的难溶水成份,因而使本发明在水中或熔融态硝铵中完全溶解,不 会导致在使用过程使过滤网或造粒喷头堵塞。
3本发明耐高热,其初始热分解温度在270°C以上,远高于熔融态硝铵温度170 180°C,亦远高于回流大循环时管道中硝铵母液温度130 160°C,因而生产使用安全。
4本发明添加浓度小(0.1% ),可取消外包裹工序,使生产简便和生产成本低廉。
实施例
I按如下的最佳组成(质量% )实施:
50发泡剂:玄明粉
30渗透剂:亚甲基二萘磺酸钠
10增强剂:硫酸铝
4分散剂:十二烷基苯磺酸钠
4耐热剂:水杨酸
2增溶剂:脂肪醇聚氧乙烯醚
本发明的制备:将水杨酸40g、十二烷基苯磺酸钠40g和脂肪醇聚氧乙烯醚20g分别在60 70°C烘箱中干燥4h,然后将亚甲基二萘磺酸钠300g、硫酸铝IOOg和粉碎后细度过250μπι筛95%的玄明粉500g,一起加入双层双螺旋结构的搅拌机内,进行混拌25 30min,出料即制成本发明制品。
利用本发明,采用高塔喷雾造粒工艺,在熔融态硝酸铵中添加浓度为0.08%
0.12%时,制成的松散型普通造粒硝酸铵,外观洁白,按GB2945-89技术标准,检测松散度为100 %,平均颗粒强度为13.0N/颗粒,水份0.60 %,PH值6.2,总氮含量34.88 %,贮存三个月后产品外观物理状态不变,松散度为97% (优质品松散度指标> 80% ),不结块,不硬化;
2按如下组成(质量% )实施:
80发泡剂:碳酸氢钠
10渗透剂:聚丙烯酸钠
5增强剂:硫酸铵
2分散剂:二丁基萘磺酸钠[0041]2耐热剂:邻酸三甲苯酯
I增溶剂:失水山梨醇单油酸酯
本发明的制造参照实施例1。
利用本发明制品,采用常规检测固体粉末在水中溶解度的方法,检测了本发明的水溶性,测试结果参见表I。
表I制品水溶性能
权利要求1.一种多孔粒状硝铵用水溶性成孔剂,其特征在于该成孔剂由发泡剂、渗透剂、增强剂、分散剂、耐热剂和增溶剂组成,其组分按质量%为: .30 80发泡剂:玄明粉或碳酸氢钠或碳酸氢铵或硫酸招铵; .10 40 渗透剂:亚甲基二萘磺酸钠或聚丙烯酸钠或琥珀酸二辛酯硫酸钠或脂肪酸甲酯磺酸钠; .5 15增强剂:硫酸铝或硫酸铵或氯化铵或磷酸一氢二铵; .2 6 分散剂:十二烷基苯磺酸钠或二丁基萘磺酸钠或羧甲基纤维素或烷基磷酸酯钠; .2 6 耐热剂:水杨酸或邻酸三甲苯酯或含卤磷酸酯或十溴联苯醚; .1 3 增溶剂:失水山梨醇单油酸酯或聚醚L31或改性大豆磷酯或脂肪醇聚氧乙烯醚。
2.根据
权利要求1所述的成孔剂,其特征在于其组分按质量%为: .50发泡剂:玄明粉; .30渗透剂:亚甲基二萘磺酸钠; .10增强剂:硫酸铝; .4 分散剂:十二烷基苯磺酸钠; .4 耐热剂:水杨酸; .2增溶剂:脂肪醇聚氧乙烯醚。
专利摘要本发明涉及改善多孔粒状硝铵性能的水溶性成孔剂。其特征在于该成孔剂由发泡剂、渗透剂、增强剂、分散剂、耐热剂和增溶剂组成。是为了解决前人研制的多孔粒状硝铵添加剂,在实际使用中存在制品多孔粒状硝铵吸油率低、生产过程易堵塞造粒喷头、添加剂粘结过滤网上碳化易引起自燃、原料进口使成本昂贵、外包裹剂使用麻烦等缺陷。其特点是本发明所有组份在水中完全溶解,确保本发明与熔融态硝铵混合后,造粒过程不堵塞喷头,并在硝铵母液大循环作业中安全使用。本发明用作制备高吸油率松散性多孔粒状硝铵的有效添加剂,亦可作为制备松散性粒状硝铵、松散性结晶硝铵和松散性硝酸盐的防潮防结块剂。本发明添加浓度在0.08%~0.12%。
文档编号C06B23/00GKCN102503741 B发布类型授权 专利申请号CN 201110311198
公开日2013年9月18日 申请日期2011年10月14日
发明者殷海权, 王继业, 殷翔, 杨前生 申请人:殷海权导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (6),