适合于上向孔爆破装药的高分子乳化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工合成技术领域，具体涉及一种适合于上向孔爆破装药的高分子乳 化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前上向孔爆破装炸药主要有两种办法，一种是用填塞物堵孔的物理方法，操作 难度较大，地形限制较多；一种是调节炸药配方的方法，很多调节都从敏化剂着手，但是敏 化剂选择影响炸药的雷管感度，而且敏化剂的成本较高，浪费很多，而且装药效率很低。一 般上向孔爆破装炸药在机械物理研究方面下功夫的较多，在原材料方面做相关研究的较 少，使用上向孔专用高分子乳化剂解决上向孔爆破问题的研究在国内也比较少。现有的高 分子乳化剂在上向孔爆破中使用时会出现乳化剂往下漏、敏化效果差等问题，不能很好地 满足混装炸药在上向孔爆破中的使用需要。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的之一是提供一种产生酸性氛围的聚烯烃类丁二酸酐的制备方法，该 聚烯烃类丁二酸酐尤其适合于使用在适合于上向孔爆破装药的高分子乳化剂的制备中。
[0004] 实现该目的的技术方案是：一种聚烯烃类丁二酸酐的制备方法，按照如下步骤操 作：在反应容器中加入等摩尔的聚烯烃和顺丁烯二酸酐，以及烷基丁二酸酐和对甲基苯磺 酸，将反应物加热到120~250°C，反应时间0. 5~4小时，在反应结束前30~40分钟加入 磷酸，反应结束得到聚烯烃类丁二酸酐；所述烷基丁二酸酐的烷基为相应的聚烯烃单体，烷 基丁二酸酐和对甲基苯磺酸的质量分别为聚烯烃和顺丁烯二酸酐总质量的〇. 1~1%，且 烷基丁二酸酐：对甲基苯磺酸的摩尔比为1. 0~3. 0:1. 0,磷酸的质量为聚烯烃、顺丁烯二 酸酐、烷基丁二酸酐和对甲基苯磺酸总质量的〇. 1~〇. 5%。
[0005] 作为优选地，所述的反应物的加热温度为165~225°C，反应时间1. 5~3. 5小时。
[0006] 作为优选地，反应在真空环境下进行。
[0007] 作为优选地，所述聚烯烃的分子量为800~1500。
[0008] 制备聚烯烃类丁二酸酐的反应式为：
[0009]
[0010] 本发明的另一目的是提供一种环保安全、成本低、尤其适合于上向孔爆破装药的 高分子乳化剂。
[0011] 实现该目的的技术方案是：一种适合于上向孔爆破装药的高分子乳化剂，该乳化 剂由以下组分制得：聚烯烃类丁二酸酐、溶剂油、胺类化合物、多元醇、粘度改进剂、苯乙烯； 胺类化合物、多元醇和聚烯烃类丁二酸酐的摩尔比为1. 〇: 1. 〇: 1. 〇~8. 0,溶剂油与聚烯烃 类丁二酸酐的质量比为〇. 4~4:1，粘度改进剂占聚烯烃类丁二酸酐、溶剂油、胺类化合物 和多元醇总质量的1~5%，苯乙烯占聚烯烃类丁二酸酐、溶剂油、胺类化合物和多元醇总 质量的0.5~2%。
[0012] 在上述技术方案中，所述聚烯烃类丁二酸酐的分子量为700~1100 ;所述胺类化 合物为二乙醇胺、三乙醇胺、丁酰胺、异丁酰胺、三亚乙基二胺、二亚乙基三胺、六亚甲基四 胺、2-氨基-4-甲基戊烷、四乙烯五胺中的一种；所述多元醇为一缩二乙二醇、三羟甲基丙 烷、季戊四醇、1，4-丁二醇、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、新戊二醇或者甲基丙 二醇中的一种，或者所述多元醇为1，2-丙二醇与乙二醇任意比例混合得到的混合醇；所述 粘度改进剂为T603、T603A、T603B、T603C或者T603D中的一种，所述溶剂油为30SN基础油 或150N基础油。
[0013] 作为优选地，所述的聚烯烃类丁二酸酐按照前述方法制备得到。
[0014] 本发明的目的还在于提供一种操作简单、产率高、环保安全的适合于上向孔爆破 装药的高分子乳化剂的制备方法。实现该目的的技术方案是：一种适合于上向孔爆破装药 的高分子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0015] (1)在反应容器中加入聚烯烃类丁二酸酐和溶剂油，加热到50~85°C，搅拌混 匀；
[0016] (2)在另一个反应容器中加入胺类化合物和多元醇混合均匀；
[0017] (3)在步骤⑵得到的混合体系中加入步骤⑴得到的混合体系，在50~85°C下 继续保温搅拌40~80min，然后加热至80~125°C，再保温搅拌4~8小时；
[0018] (4)在步骤（3)得到的混合体系中加入粘度改进剂以及苯乙烯混匀，反应1~1. 5 小时，即得本发明的适合于上向孔爆破装药的高分子乳化剂。
[0019] 制备本发明的适合于上向孔爆破装药的高分子乳化剂的反应式为：
[0021] P0-聚烯烃类
[0022] 本发明的有益效果是：
[0023] 本发明的高分子乳化剂由聚烯烃类丁二酸酐和胺类化合物、多元醇一锅法反应， 只需要加入溶剂油，环保安全，产品收率达到99%以上，纯度高，所合成高分子乳化剂无需 后续处理可以直接使用；另外，合成温度低，节省生产成本，且产品品质好，可以在不同环境 条件下灵活使用，能够满足向上孔爆破炸药装药使用。在制备聚烯烃类丁二酸酐的过程中， 本发明首次使用酸性催化剂，使得本发明乳化剂的整个制备过程处于酸性氛围中，制得的 乳化剂的酸性环境有利于炸药敏化；在后续制备过程中，首次将粘度改进剂、苯乙烯作为添 加剂使用在本发明高分子乳化剂生产中，使得产品的粘度尤其适合于上孔爆破炸药装药使 用，解决了目前上孔爆破炸药装药中的问题；原料使用胺类化合物、醇、添加剂混合，保证了 乳化剂性能稳定。
[0024] 本发明合成高分子乳化剂用的原料都是比较常用的工业试剂，工艺简单、原料易 得、生产成本低、易于推广、无毒无害，无废渣、废气、废液排出、全程绿色环保。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的反应步骤流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
[0027] 下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。本发明的实施例的反应 步骤流程图如图1所示。本发明中所述的多元醇为分子中含有二个或二个以上羟基的醇 类。
[0028] 实施例1制备上向孔爆破装药用高分子乳化剂
[0029] 按照如下步骤操作：
[0030] (1)在反应容器中加入等摩尔的聚异丁烯和顺丁烯二酸酐，以及对甲基苯磺酸和 异丁烷基丁二酸酐（两者的摩尔比为1:1)，对甲基苯磺酸和异丁烷基丁二酸酐均占聚异丁 烯和顺丁烯二酸酐总质量的〇. 1 %，将反应物加热到150°c，反应时间2小时，在反应结束前 30分钟加入反应物总质量0. 1 %的磷酸，反应结束得到聚烯烃类丁二酸酐。该步骤抽真空 进行。
[0031] (2)在步骤（1)的反应容器中投入30SN基础油，加热到65°C，搅拌混匀。
[0032] (3)在另一个反应容器中加入2-氨基-4-甲基戊烷、按等摩尔混合的1，2-丙二醇 和乙二醇，混合均匀，加入量为2-氨基-4-甲基戊烷：1，2-丙二醇：乙二醇：聚烯烃类丁 二酸酐的摩尔比为1. 〇:〇. 5:0. 5:1. 0。
[0033] (4)在步骤（3)得到的混合体系中加入步骤（2)得到的混合体系，继续85°C保温 搅拌40min，然后加热至115°C保温搅拌6. 5小时。
[0034] (5)在步骤⑷得到的混合体系中加入混合体系总质量2 %的粘度改进剂T603以 及0. 5%的苯乙烯混匀，反应1小时，得到本发明的高分子乳化剂，产品收率为99. 2%。
[0035] 实施例2制备上向孔爆破装药用高分子乳化剂
[0036] 按照如下步骤操作：
[0037] (1)在反应容器中加入等摩尔的聚4-甲基-1-戊烯和顺丁烯二酸酐，以及对甲 基苯磺酸和4-甲基-1-戊烷基丁二酸酐（两者的摩尔比为1:2)，对甲基苯磺酸和4-甲 基-1-戊烷基丁二酸酐均占聚4-甲基-1-戊烯和顺丁烯二酸酐总质量的1 %，将反应物加 热到120°C，反应时间4小时，在反应结束前40分钟加入反应物总质量0. 5%的磷酸，反应 结束得到聚烯烃类丁二酸酐。该步骤抽真空进行。
[0038] (2)在步骤⑴的反应容器中投入150N基础油，加热到50°C，搅拌混匀。
[0039] (3)在另一个反应容器中加入二乙醇胺和一缩二乙二醇混合均匀，加入量为二乙 醇胺：一缩二乙二醇：聚烯烃类丁二酸酐的摩尔比为1. 0:1. 0:2. 0。
[0040] (4)在步骤（3)得到的混合体系中加入步骤（2)得到的混合体系，继续50°C保温 搅拌80min，然后加热至80°C保温搅拌8小时。
[0041] (5)在步骤（4)得到的混合体系中加入混合体系总质量1 %的粘度改进剂T603A 以及2.0 %的苯乙烯混匀，反应1.5小时，得到本发明的高分子乳化剂，产品收率为 99. 1%〇
[0042] 实施例3制备上向孔爆破装药用高分子乳化剂
[0043] 按照如下步骤操作：
[0044] (1)在反应容器中加入等摩尔的聚丙烯和顺丁烯二酸酐，以及对甲基苯磺酸和丙 烷基丁二酸酐（两者的摩尔比为1:3)，对甲基苯磺酸和丙烷基丁二酸酐均占聚丙烯和顺丁 烯二酸酐总质量的〇. 5%，将反应物加热到250°C，反应时间0. 5小时，在反应结束前30分 钟加入反应物总质量0. 3%的磷酸，反应结束得到聚烯烃类丁二酸酐。
[0045] (2)在步骤（1)的反应容器中投入30SN基础油，加热到85°C，搅拌混匀。
[0046] (3)在另一个反应容器中加入四乙烯五胺和新戊二醇混合均匀，加