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摘 要：文章从原材料（乳化剂、水相材料）、敏化温度及环境温度、发泡剂等方面探讨了影响乳化炸药性能的因素，着重从发泡剂及敏化的影响因素进行分析，并做了发泡剂随时间损失值的实验。
关键词：乳化炸药；敏化；爆炸性能
中图分类号：TQ564 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）09-0176-02
乳化炸药是以硝酸铵和硝酸钠氧化剂的水溶液与碳质燃料可燃剂的油相物质在乳化剂机械作用下经敏化剂敏化而形成的油包水（W/O）乳胶型抗水工业炸药。乳化炸药的稳定性通常受到原材料、生产工艺过程及环境温度的影响，表现为储存过程中发生分层、变型、破乳和丧失爆轰能力，当这些现象的发生将直接影响其性能，因此研究乳化炸药的稳定性的影响因素，了解和掌握影响性能的各种因素，对提高炸药制造水平，保证产品良好爆炸性能和安全使用效果具有重要的意义。
1 乳化剂成份的影响
乳化炸药抗爆燃性与乳化剂成分有关，而乳化炸药可燃气安全度与乳化剂成分无关。在生产应用中，乳化剂SP-80、高分子乳化剂和复合乳化剂均为常用的乳化剂，SP-80乳化剂易乳化，形成的乳化基质流动性好，成品形态较软，抗爆燃效果较好；高分子乳化剂粘稠度大，乳化强度大，形成基质流动性较差，但成形性好，乳化后炸药贮存期较长，成本较高，抗爆燃效果好；复合乳化剂组成成分多种多样，它是SP-80、高分子乳化剂以及磷脂类化合物按比例组合形成混合物。磷脂类物质价格低，加入量越高，成本越低。但磷脂类物质耐高温性能较低，它的含量多少，对抗爆燃性产生影响。含量高，抗爆燃性降低，易产生爆燃情况，但对乳化效果的影响不太明显。生产煤矿许用乳化炸药，应选用少含或不含磷脂类物质的复合乳化剂。在使用以上三种乳化剂，包括含有较大比例磷脂类物质的乳化剂，采用不同的专用脂油相材料生产煤矿许用乳化炸药，只要消焰剂含量稳定，其可燃气安全度均合格。这说明乳化炸药抗爆燃性与乳化剂成分有关，而乳化炸药可燃气安全度与乳化剂成分无关。
2 水相材料的影响
在水相材料中，含有一定比例的硝酸钠，有利于提高炸药的爆炸性能和贮存期稳定性。用硝铵取代硝钠，制造水相溶液的温度提高，乳化基质外观有所变化，炸药爆速有所降低。检测表明，在乳化炸药生产中硝酸钠的存在对改善炸药性能有较大的帮助，因为它富含氧，能改善炸药的氧平衡，有利于实现完全的爆炸反应，但爆炸后生成固体产物，爆生气体少，爆生气体作功贡献减少。
3 敏化温度的影响
在乳化基质相同的情况下，敏化温度有个最佳温度范围，在这温度范围内，乳胶基质的黏度适中，有利于基质敏化气泡的均匀分散，因此其稳定性和爆炸性能较好。
在乳化炸药的储存过程中，乳化敏化后气泡的减少或消失，会直接影响炸药的储存性能，而气泡的稳定性主要取决于表面黏度。对乳胶基质来讲，在温度高时，因基质的黏度低，敏化剂分解会加速，容易形成大气泡或气泡逃逸而使敏化效果不均匀，造成乳化炸药的爆炸性能和稳定性较差。乳胶基质在低温条件下，因基质的粘度较大，不利于气泡的形成和均匀分散，容易造成发泡的后效问题， 此时加入敏化剂难以取得均匀的效果，对敏化效果不利，所以制得的乳化炸药稳定性和爆炸性能也相对较差。经试验所得，敏化温度控制在45 ℃～55 ℃之间效果较好。此时生产能保证分散均匀，同时具备有足够的发泡温度产生一定数量的敏化气泡，能保证乳化炸药的性能，在实际的生产中，夏天的敏化温度比冬天的要高2 ℃左右，这是由于夏天水温较高（不使用冷冻水的情况下）钢带冷却效果较冬天差，但温度在45 ℃～55 ℃之间，都会达到较好的效果。
4 环境温度的影响
一般来说，环境温度过高或过低会对影响炸药的贮存期。温度过高，炸药中油膜老化快；温度过低，水相中的材料容易从水相溶液中析出，使炸药产生破乳。最佳贮存温度一般为lO ℃～25 ℃。冬天与冷天，乳化基质敏化后，急速冷却至低温不利于发泡，既使放置几天也难以完全敏化并达到较好的爆炸效果，这样对产品的使用产生不利的影响。因此，敏化后的基质，装药后应即时装入纸箱中予以保温。充分让发泡剂发泡，产生足够数量的气泡，以获得良好的起爆性能。
5 发泡剂的影响
乳化炸药常用发泡剂成分为硝酸铵、亚硝酸钠、尿素、水、促进剂等组成。水是硝酸铵自催化热分解的催化剂，脲素是硝酸铵自催化热分解的抑制剂，尿素同时具有抗冻裂作用。氯化物、硫化物等是热分解的促进剂。它的作用机理如下：硝酸铵+亚硝酸钠→亚硝酸铵→N2+H2O+其它；硝酸铵+促进剂→N2+H2O+其它。
亚硝钠在乳化炸药中会与硝酸铵发生化学反应，生成以氮气为主的气泡， 其反应条件之一是乳化基质或炸药半成品应具有一定温度，因此炸药的后效与贮存过程中的保温温度及添加的助剂直接有关系，试验表明，当发泡剂的含量为1.29%时，生产出来的药卷放在常温下急速冷却，炸药密度在1.30 g/cm3左右，多放置几天后加热也难以达到良好的爆炸效果。但经过包装后的炸药，经过1 h的纸箱保温敏化，就会有雷管感度。经过3h保温，爆速能达到最佳效果。如果相应增加促进剂的含量，发泡速度会加快，但如果含量过大，也会使发泡剂在贮料罐中未加入基质之前反应掉很多，造成敏化效果差；若含量偏小，就会使炸药敏化过慢或敏化不起来，因此发泡剂和助剂的用量是乳化炸药发泡的关键，必须严格控制好用量。据实验表明，配置好的发泡剂放置30 ℃烘箱里保温24 h、放置40 ℃烘箱里保温17～19 h、放置50 ℃烘箱里保温7 h、放置60 ℃烘箱里保温6 h，减少的量约为总质量的3.9%。
在日常乳化炸药生产中，气温高，敏化剂加入量大，发泡速度快，当班感度好，但后效明显；气温低，发泡剂加入量小，发泡不明显，当班感度不好，甚至不能起爆；助剂浓度不稳定，如果是浓度不足，加上发泡剂用量不足的话，敏化将会失败。所以生产中，应根据气候变化情况，发泡剂浓度情况，产品使用情况，对发泡剂及助剂用量进行调整，使之达到良好的效果。
6 结 论
①乳化炸药抗爆燃性与乳化剂成分有关，而乳化炸药可燃气安全度与乳化剂成分无关。
②一定比例的硝酸钠，有利于提高炸药的爆炸性能和贮存期稳定性。
③敏化温度在45℃～55 ℃之间，乳化基质的黏度适中，有利于敏化气泡的均匀分散，同时具备有足够的发泡温度产生一定数量的敏化气泡，能保证乳化炸药的性能。
④相应提高促进剂的浓度、增加发泡剂的含量，都有利于发泡剂反应向正方向进行，又有利于提高化学反应速度，提高发泡速率；只有在一定的温度下保存足够的时间，炸药的性能才能得以保证。
⑤生产中，应根据气候变化情况，发泡剂浓度情况，产品使用情况，对发泡剂及助剂用量进行调整，使之达到良好的效果。
参考文献：
[1] 汪旭光，申英锋.乳化炸药结构与稳定性关系的研究[J].中国工程科学，2000，（2）.
[2] 汪旭光.乳化炸药[M].北京：冶金工业出版社，2008.
[3] 胡坤伦，杨仁树.敏化温度影响乳化炸药稳定性的实验研究[J].煤炭学报，2008，（9）.
[4] 郭宝义，张华.提高乳化炸药稳定性几个途径的研究[J].化工矿物与加工，2000，（3）.
[5] 陈志刚，杨荣杰.用高分子添加剂提高乳化炸药的贮存稳定性[J].北京理工大学学报，1999，（5）.
关键词：乳化炸药；敏化；爆炸性能
中图分类号：TQ564 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）09-0176-02
乳化炸药是以硝酸铵和硝酸钠氧化剂的水溶液与碳质燃料可燃剂的油相物质在乳化剂机械作用下经敏化剂敏化而形成的油包水（W/O）乳胶型抗水工业炸药。乳化炸药的稳定性通常受到原材料、生产工艺过程及环境温度的影响，表现为储存过程中发生分层、变型、破乳和丧失爆轰能力，当这些现象的发生将直接影响其性能，因此研究乳化炸药的稳定性的影响因素，了解和掌握影响性能的各种因素，对提高炸药制造水平，保证产品良好爆炸性能和安全使用效果具有重要的意义。
1 乳化剂成份的影响
乳化炸药抗爆燃性与乳化剂成分有关，而乳化炸药可燃气安全度与乳化剂成分无关。在生产应用中，乳化剂SP-80、高分子乳化剂和复合乳化剂均为常用的乳化剂，SP-80乳化剂易乳化，形成的乳化基质流动性好，成品形态较软，抗爆燃效果较好；高分子乳化剂粘稠度大，乳化强度大，形成基质流动性较差，但成形性好，乳化后炸药贮存期较长，成本较高，抗爆燃效果好；复合乳化剂组成成分多种多样，它是SP-80、高分子乳化剂以及磷脂类化合物按比例组合形成混合物。磷脂类物质价格低，加入量越高，成本越低。但磷脂类物质耐高温性能较低，它的含量多少，对抗爆燃性产生影响。含量高，抗爆燃性降低，易产生爆燃情况，但对乳化效果的影响不太明显。生产煤矿许用乳化炸药，应选用少含或不含磷脂类物质的复合乳化剂。在使用以上三种乳化剂，包括含有较大比例磷脂类物质的乳化剂，采用不同的专用脂油相材料生产煤矿许用乳化炸药，只要消焰剂含量稳定，其可燃气安全度均合格。这说明乳化炸药抗爆燃性与乳化剂成分有关，而乳化炸药可燃气安全度与乳化剂成分无关。
2 水相材料的影响
在水相材料中，含有一定比例的硝酸钠，有利于提高炸药的爆炸性能和贮存期稳定性。用硝铵取代硝钠，制造水相溶液的温度提高，乳化基质外观有所变化，炸药爆速有所降低。检测表明，在乳化炸药生产中硝酸钠的存在对改善炸药性能有较大的帮助，因为它富含氧，能改善炸药的氧平衡，有利于实现完全的爆炸反应，但爆炸后生成固体产物，爆生气体少，爆生气体作功贡献减少。
3 敏化温度的影响
在乳化基质相同的情况下，敏化温度有个最佳温度范围，在这温度范围内，乳胶基质的黏度适中，有利于基质敏化气泡的均匀分散，因此其稳定性和爆炸性能较好。
在乳化炸药的储存过程中，乳化敏化后气泡的减少或消失，会直接影响炸药的储存性能，而气泡的稳定性主要取决于表面黏度。对乳胶基质来讲，在温度高时，因基质的黏度低，敏化剂分解会加速，容易形成大气泡或气泡逃逸而使敏化效果不均匀，造成乳化炸药的爆炸性能和稳定性较差。乳胶基质在低温条件下，因基质的粘度较大，不利于气泡的形成和均匀分散，容易造成发泡的后效问题， 此时加入敏化剂难以取得均匀的效果，对敏化效果不利，所以制得的乳化炸药稳定性和爆炸性能也相对较差。经试验所得，敏化温度控制在45 ℃～55 ℃之间效果较好。此时生产能保证分散均匀，同时具备有足够的发泡温度产生一定数量的敏化气泡，能保证乳化炸药的性能，在实际的生产中，夏天的敏化温度比冬天的要高2 ℃左右，这是由于夏天水温较高（不使用冷冻水的情况下）钢带冷却效果较冬天差，但温度在45 ℃～55 ℃之间，都会达到较好的效果。
4 环境温度的影响
一般来说，环境温度过高或过低会对影响炸药的贮存期。温度过高，炸药中油膜老化快；温度过低，水相中的材料容易从水相溶液中析出，使炸药产生破乳。最佳贮存温度一般为lO ℃～25 ℃。冬天与冷天，乳化基质敏化后，急速冷却至低温不利于发泡，既使放置几天也难以完全敏化并达到较好的爆炸效果，这样对产品的使用产生不利的影响。因此，敏化后的基质，装药后应即时装入纸箱中予以保温。充分让发泡剂发泡，产生足够数量的气泡，以获得良好的起爆性能。
5 发泡剂的影响
乳化炸药常用发泡剂成分为硝酸铵、亚硝酸钠、尿素、水、促进剂等组成。水是硝酸铵自催化热分解的催化剂，脲素是硝酸铵自催化热分解的抑制剂，尿素同时具有抗冻裂作用。氯化物、硫化物等是热分解的促进剂。它的作用机理如下：硝酸铵+亚硝酸钠→亚硝酸铵→N2+H2O+其它；硝酸铵+促进剂→N2+H2O+其它。
亚硝钠在乳化炸药中会与硝酸铵发生化学反应，生成以氮气为主的气泡， 其反应条件之一是乳化基质或炸药半成品应具有一定温度，因此炸药的后效与贮存过程中的保温温度及添加的助剂直接有关系，试验表明，当发泡剂的含量为1.29%时，生产出来的药卷放在常温下急速冷却，炸药密度在1.30 g/cm3左右，多放置几天后加热也难以达到良好的爆炸效果。但经过包装后的炸药，经过1 h的纸箱保温敏化，就会有雷管感度。经过3h保温，爆速能达到最佳效果。如果相应增加促进剂的含量，发泡速度会加快，但如果含量过大，也会使发泡剂在贮料罐中未加入基质之前反应掉很多，造成敏化效果差；若含量偏小，就会使炸药敏化过慢或敏化不起来，因此发泡剂和助剂的用量是乳化炸药发泡的关键，必须严格控制好用量。据实验表明，配置好的发泡剂放置30 ℃烘箱里保温24 h、放置40 ℃烘箱里保温17～19 h、放置50 ℃烘箱里保温7 h、放置60 ℃烘箱里保温6 h，减少的量约为总质量的3.9%。
在日常乳化炸药生产中，气温高，敏化剂加入量大，发泡速度快，当班感度好，但后效明显；气温低，发泡剂加入量小，发泡不明显，当班感度不好，甚至不能起爆；助剂浓度不稳定，如果是浓度不足，加上发泡剂用量不足的话，敏化将会失败。所以生产中，应根据气候变化情况，发泡剂浓度情况，产品使用情况，对发泡剂及助剂用量进行调整，使之达到良好的效果。
6 结 论
①乳化炸药抗爆燃性与乳化剂成分有关，而乳化炸药可燃气安全度与乳化剂成分无关。
②一定比例的硝酸钠，有利于提高炸药的爆炸性能和贮存期稳定性。
③敏化温度在45℃～55 ℃之间，乳化基质的黏度适中，有利于敏化气泡的均匀分散，同时具备有足够的发泡温度产生一定数量的敏化气泡，能保证乳化炸药的性能。
④相应提高促进剂的浓度、增加发泡剂的含量，都有利于发泡剂反应向正方向进行，又有利于提高化学反应速度，提高发泡速率；只有在一定的温度下保存足够的时间，炸药的性能才能得以保证。
⑤生产中，应根据气候变化情况，发泡剂浓度情况，产品使用情况，对发泡剂及助剂用量进行调整，使之达到良好的效果。
参考文献：
[1] 汪旭光，申英锋.乳化炸药结构与稳定性关系的研究[J].中国工程科学，2000，（2）.
[2] 汪旭光.乳化炸药[M].北京：冶金工业出版社，2008.
[3] 胡坤伦，杨仁树.敏化温度影响乳化炸药稳定性的实验研究[J].煤炭学报，2008，（9）.
[4] 郭宝义，张华.提高乳化炸药稳定性几个途径的研究[J].化工矿物与加工，2000，（3）.
[5] 陈志刚，杨荣杰.用高分子添加剂提高乳化炸药的贮存稳定性[J].北京理工大学学报，1999，（5）.