一种乳胶基质远程配送用乳化剂及其制备方法与应用
阅读说明：本技术 一种乳胶基质远程配送用乳化剂及其制备方法与应用 (Emulsifier for remote delivery of latex matrix and preparation method and application thereof ) 是由 赵华平 董云 李俊杰 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种乳胶基质远程配送用乳化剂及其制备方法与应用,其乳化剂包括聚烯烃羧酸酐、醇或聚氧乙烯烷基醚、二酰肼、稀释油,所述聚烯烃羧酸酐、醇或聚氧乙烯烷基醚、二酰肼的摩尔比为1.0：0.5～1.2：0.5～1.2,所述稀释油的质量为聚烯烃羧酸酐质量的0.3～1倍；其制备方法包括以下步骤：S1、在反应釜中加入聚烯烃羧酸酐；S2、在反应釜中通入保护气体；S3、在反应釜中加入醇或聚氧乙烯烷基醚,加入稀释油,加热至100℃-120℃,保温2-3h；S4、在保护气体下加入二酰肼,升温至160-180℃,保温搅拌4h-6h；S5、趁热过滤,所得滤液即为乳化剂成品；制备得到的该乳化剂制备的乳胶基质流动性好、储存稳定、抗颠簸性能和耐泵送性能优越,适于乳胶基质远程配送。(The invention discloses an emulsifier for latex matrix remote distribution and a preparation method and application thereof, wherein the emulsifier comprises polyolefin carboxylic anhydride, alcohol or polyoxyethylene alkyl ether, dihydrazide and diluent oil, and the molar ratio of the polyolefin carboxylic anhydride, the alcohol or polyoxyethylene alkyl ether and the dihydrazide is 1.0: 0.5-1.2: 0.5 to 1.2, wherein the mass of the diluent oil is 0.3 to 1 time of that of the polyolefin carboxylic anhydride; the preparation method comprises the following steps: s1, adding polyolefin carboxylic anhydride into a reaction kettle; s2, introducing protective gas into the reaction kettle; s3, adding alcohol or polyoxyethylene alkyl ether into a reaction kettle, adding diluent oil, heating to 100-120 ℃, and preserving heat for 2-3 hours; s4, adding dihydrazide under protective gas, heating to 160-180 ℃, and stirring for 4-6 h under heat preservation; s5, filtering while the mixture is hot, wherein the obtained filtrate is the finished product of the emulsifier; the latex matrix prepared by the emulsifier has good fluidity, stable storage, excellent anti-bumping performance and pumping resistance, and is suitable for the remote delivery of the latex matrix.)
技术领域
本发明涉及工业炸药生产
技术领域
，具体涉及一种乳胶基质远程配送用乳化剂及其制备方法与应用。背景技术
乳化剂作为乳化炸药中的关键组分，其种类、性能指标和含量均对乳化体系的质量、内相离子大小、稳定性及爆轰性能有着显著影响。
以Span-80为代表的低分子乳化剂乳化效率高、成本低廉，能满足常规乳化炸药的生产，但是乳化液粒子形成胶束，界面形成不够紧密堆积的膜，由于形成的膜很薄(厚度约为)，没有弹性框架结构，所以界面膜弹性不足，易老化、开裂，稳定性差，产品储存期短。
以聚异丁烯丁二酸酐类衍生物为代表的高分子乳化剂所形成的乳化体系中乳化液粒子形成胶团，界面形成有高分子框架、良好堆积的单分子界面膜，弹性好、伸缩性强、厚度大(可达)。粒子之间由于形成立体的阻碍膜，且带同种电荷，粒子间产生静电斥力，这种防凝集的结构有利于稳定性的提高，产品具有较长的储存期。
专利US20060223945A1、CN1158833A等中公开了一种以甘油为酯化试剂的聚异丁烯丁二酸酯类乳化剂，CN1186078、US4225589、US6770605、US4119553等中公开了一种以季戊四醇为酯化试剂的聚异丁烯丁二酸酯类乳化，US3381022中公开了一种以乙二醇为酯化试剂的聚异丁烯丁二酸酯类乳化剂。
目前这些高分子乳化剂所制得的乳胶基质储存稳定性较好，但抗颠簸耐泵送性能差，且常温下动力黏度高、屈服应力大，流动性差，不易泵送，由于这些缺陷的存在使其难以实现乳胶基质远程配送。
发明内容
本发明的目的是提供一种乳胶基质远程配送用乳化剂及其制备方法与应用，该乳化剂制备的乳胶基质流动性好、储存稳定、抗颠簸性能和耐泵送性能优越，适于乳胶基质远程配送。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种乳胶基质远程配送用乳化剂，所述乳化剂包括聚烯烃羧酸酐、醇或聚氧乙烯烷基醚、二酰肼、稀释油，所述聚烯烃羧酸酐、醇或聚氧乙烯烷基醚、二酰肼的摩尔比为1.0：0.5～1.2：0.5～1.2，所述稀释油的质量为聚烯烃羧酸酐质量的0.3～1倍。
通过上述技术方案，采用醇或聚氧乙烯烷基醚定向开环单酯化，再与二酰肼进行双酰肼化反应，引入足够的亲水基团，与亲油基团达到亲水亲油平衡，让得到的乳化剂具有良好的乳化性能和乳化稳定性能，所制备的乳胶基质具有良好的储存稳定性和抗颠簸耐泵送性能。
进一步的，所述聚烯烃羧酸酐为聚乙烯丁二酸酐、聚丙烯丁二酸酐、聚丁烯丁二酸酐、聚异丁烯丁二酸酐、聚戊烯丁二酸酐中的任意一种；所述聚烯烃羧酸酐中聚烯烃链分子量为500～2000。
进一步的，所述醇为C3～C10多元醇或聚甘油，所述聚甘油的聚合度n为3～6。
进一步的，所述聚氧乙烯烷基醚中的氧乙烯基的数目为3～8，烷基的碳原子数为11～15。
进一步的，所述二酰肼的结构式为其中R为C5～C12碳链。
通过上述技术方案，由于二酰肼结构中C5～C12碳链的存在，分子结构刚性显著降低，所制备的乳胶基质动力粘度、屈服应力显著降低，表现出优越的流动性和泵送性能，非常适于乳胶基质集中制备、远程配送模式的发展。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、在反应釜中加入聚烯烃羧酸酐；S2、在反应釜中通入保护气体；S3、在反应釜中加入醇或聚氧乙烯烷基醚，加入稀释油，加热至100℃-120℃，保温2-3h；S4、在保护气体下加入二酰肼，升温至160-180℃，保温搅拌4h-6h；S5、趁热过滤，所得滤液即为乳化剂成品。
通过上述技术方案，加入保护气体可有效防止碳化，减少杂质的产生；加热温度100℃-120℃、保温2-3h可控制只发生单酯化而不发生多酯化；加入二酰肼后，160-180℃保温搅拌4h-6h可使得双酰肼产物产率90％以上。
进一步的，所述保护气体为惰性气体。
采用上述制备方法制得的乳胶基质远程配送用乳化剂在炸药中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
一种乳胶基质远程配送用乳化剂，乳化剂包括聚烯烃羧酸酐、醇或聚氧乙烯烷基醚、二酰肼、稀释油，聚烯烃羧酸酐、醇或聚氧乙烯烷基醚、二酰肼的摩尔比为1.0：0.5～1.2：0.5～1.2，稀释油的质量为聚烯烃羧酸酐质量的0.3～1.2倍；采用醇或聚氧乙烯烷基醚定向开环单酯化，再与二酰肼进行双酰肼化反应，引入足够的亲水基团，与亲油基团达到亲水亲油平衡，让得到的乳化剂具有良好的乳化性能和乳化稳定性能，所制备的乳胶基质具有良好的储存稳定性和抗颠簸耐泵送性能；
二酰肼的结构式为其中R为C5～C12碳链；由于二酰肼结构中C5～C12碳链的存在，分子结构刚性显著降低，所制备的乳胶基质动力粘度、屈服应力显著降低，表现出优越的流动性和泵送性能，非常适于乳胶基质集中制备、远程配送模式的发展。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本申请原料来源均为市售。
进一步的，聚烯烃羧酸酐为聚乙烯丁二酸酐、聚丙烯丁二酸酐、聚丁烯丁二酸酐、聚异丁烯丁二酸酐、聚戊烯丁二酸酐中的任意一种；聚烯烃羧酸酐中聚烯烃链分子量为500～2000。
进一步的，醇为C3～C10多元醇或聚甘油，聚甘油的聚合度n为3～6。
进一步的，聚氧乙烯烷基醚中的氧乙烯基的数目为3～8，烷基的碳原子数为11～15。
进一步的，二酰肼的结构式为其中R为C5～C12碳链。
实施例
实施例1
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚丙烯丁二酸酐、醇选用新戊二醇、二酰肼选用己二酰肼、稀释油选用60SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚丙烯丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入1.1mol的新戊二醇，称量60SN基础油的重量使得60SN基础油的质量为1mol的聚丙烯丁二酸酐的0.8倍，然后加入60SN基础油，升温加热至120℃，保温2h；
S4、升温至170℃，在氨气下加入0.8mol的己二酰肼，保温搅拌4h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例2
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚异丁烯丁二酸酐、醇选用1,6-己二醇、二酰肼选用戊二酰肼、稀释油选用220SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚异丁烯丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入1.2mol的1,6-己二醇，称量220SN基础油的重量使得220SN基础油的质量与1mol的聚异丁烯丁二酸酐的质量相同，然后加入220SN基础油，升温加热至110℃，保温3h；
S4、升温至160℃，在氨气下加入0.7mol的戊二酰肼，保温搅拌6h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例3
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚戊烯烃丁二酸酐、醇选用三羟甲基丙烷、二酰肼选用庚二酰肼、稀释油选用150SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚戊烯烃丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入1mol的三羟甲基丙烷，称量150SN基础油的重量使得150SN基础油的质量为1mol的聚戊烯烃丁二酸酐的0.5倍，然后加入150SN基础油，升温加热至120℃，保温3h；
S4、升温至180℃，在氨气下加入1mol的庚二酰肼，保温搅拌4h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例4
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚丁烯丁二酸酐、聚氧乙烯烷基醚选用聚氧乙烯十五烷基(4)醚、二酰肼选用己二酰肼、稀释油选用150SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚丁烯丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入0.8mol的聚氧乙烯十五烷基(4)醚，称量150SN基础油的重量使得150SN基础油的质量为1mol的聚戊烯烃丁二酸酐的0.5倍，然后加入150SN基础油，升温加热至120℃，保温2h；
S4、升温至170℃，在氨气下加入1mol的己二酰肼，保温搅拌4h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例5
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚异丁烯丁二酸酐、聚氧乙烯烷基醚选用聚氧乙烯十二烷基(7)醚、二酰肼选用戊二酰肼、稀释油选用60SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚异丁烯丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入1mol的聚氧乙烯十二烷基(7)醚，60SN基础油的重量使得60SN基础油的质量与1mol的聚异丁烯丁二酸酐的质量的0.7倍，然后加入60SN基础油，升温加热至110℃，保温3h；
S4、升温至160℃，在氨气下加入0.7mol的戊二酰肼，保温搅拌6h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例6
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚戊烯烃丁二酸酐、聚氧乙烯烷基醚选用聚氧乙烯十三烷基(5)醚、二酰肼选用庚二酰肼、稀释油选用150SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚戊烯烃丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入1.2mol的聚氧乙烯十三烷基(5)醚，称量150SN基础油的重量使得150SN基础油的质量与1mol的聚戊烯烃丁二酸酐的质量相同，然后加入150SN基础油，升温加热至120℃，保温3h；
S4、升温至180℃，在氨气下加入1mol的庚二酰肼，保温搅拌4h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例7
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚丙烯丁二酸酐、醇选用三聚甘油、二酰肼选用己二酰肼、稀释油选用60SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚丙烯丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入0.5mol的三聚甘油，称量60SN基础油的重量使得60SN基础油的质量为1mol的聚丙烯丁二酸酐的0.8倍，然后加入60SN基础油，升温加热至100℃，保温2.5h；
S4、升温至160℃，在氨气下加入0.8mol的己二酰肼，保温搅拌4h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例8
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚异丁烯丁二酸酐、醇选用四聚甘油、二酰肼选用戊二酰肼、稀释油选用150SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚异丁烯丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入0.7mol的四聚甘油，称量220SN基础油的重量使得150SN基础油的质量为1mol的聚异丁烯丁二酸酐的质量的0.5倍，然后加入150SN基础油，升温加热至110℃，保温3h；
S4、升温至170℃，在氨气下加入1mol的戊二酰肼，保温搅拌6h；
S5、趁热过滤后得到成品。
实施例9
本实施例的乳化剂的原料为：聚烯烃羧酸酐选用聚戊烯烃丁二酸酐、醇选用六聚甘油、二酰肼选用庚二酰肼、稀释油选用220SN基础油。
一种乳胶基质远程配送用乳化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应釜中加入1mol的聚戊烯烃丁二酸酐；
S2、在反应釜中通入氨气；
S3、在反应釜中加入1mol的六聚甘油，称量220SN基础油的重量使得220SN基础油的质量为1mol的聚戊烯烃丁二酸酐的0.3倍，然后加入220SN基础油，升温加热至120℃，保温3h；
S4、升温至180℃，在氨气下加入1.2mol的庚二酰肼，保温搅拌6h；
S5、趁热过滤后得到成品。
对比例
选用市面常见的T154乳化剂。
应用例
测定实施例1至9以及对比例的乳化剂所制备的乳胶基质制备形成炸药。
性能检验
乳胶基质的性能和混装乳化炸药性能进行检验，测试结果如下述表1所示：
表1-乳化剂所制乳胶基质性能和混装乳化炸药性能表
实施例1-9与对比例相比，本发明的乳化剂具有良好的乳化性能和乳化稳定性能，所制备乳胶基质常温动力粘度低、屈服应力小，流动性好，易于泵送，储存稳定，抗颠簸、耐泵送性能优异，远程配送后现场装药爆破，孔内爆速5800m/s以上，整体性能优异，非常适用于乳胶基质集中制备、远程配送模式。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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