СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬГИРУЮЩЕГО СОСТАВА ДЛЯ ПРОПИТКИ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ Российский патент 2017 года по МПК B01F3/08 C01C1/18 C05C1/02 C06B31/28 

Изобретение относится к эмульгирующим составам типа «вода в масле», применяемым в производстве пористой гранулированной аммиачной селитры для обеспечения ее неслеживаемости.

В современном производстве простейших взрывчатых веществ (ВВ) очень часто используют органические добавки, применение которых невозможно без добавления в систему не только дизельного топлива, но и правильно подобранного эмульгатора.

Смешение гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом в виде эмульсии типа «вода в масле» повышает стабильность вещества, поскольку благодаря присутствию эмульгатора полярные радикалы образующегося на границе раздела фаз адсорбционного слоя ПАВ находятся на внутренней стороне капель воды, препятствуя их сближению. Такое состояние является энергетически наиболее устойчивым при осуществлении дальнейшей пропитки взрывчатых веществ. Благодаря наличию функциональных групп повышается удерживающая способность гранул аммиачной селитры, т.к. гидрофильные группы хорошо удерживаются на поверхности гранул аммиачной селитры, а гидрофобные удерживают топливо. Вследствие этого в веществе, подобном аммиачной селитре, практически отсутствуют процессы миграции дизельного топлива при сохранении сыпучих свойств взрывчатого вещества.

При наличии стабильной эмульсионной системы для пропитки аммиачной селитры, которая будет сохранять хорошую смачивающую способность и седиментационную устойчивость, возможно дальнейшее обеспечение качественного взрывчатого эмульсионного состава.

Известен способ получения эмульгирующего состава для изготовления эмульсий «вода в масле» [RU 2381204 С2 (ЗАО "Нитро Сибирь") 10.02.2010], в котором эмульсионная система (без стадии взаимодействия с аммиачной селитрой и водой) образуется в несколько этапов:

1) синтез продуктов конденсации полиизобутиленянтарного ангидрида с аминопроизводными (например, в термостатирующем устройстве при перемешивании с дальнейшей продувкой азотом);

2) получение сорбитановых эфиров жирных и смоляных кислот реакцией этерификации;

3) получение смесевого эмульгирующего состава путем перемешивания продукта от первой стадии (20-70%) и смеси сорбитановых эфиров жирных и смоляных кислот (5-35%) через фильтрующее устройство с последующим охлаждением и добавлением индустриального масла.

Недостатками данного способа являются многостадийность и энергозатратность процесса, переход системы от эмульсии прямого типа к обратному, сложность синтеза продуктов конденсации, и в связи с этим использование более дорогостоящих исходных продуктов.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и методикам приготовления к настоящему изобретению является способ получения композиции водно-топливной эмульсии [RU 2278892 С1 (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет") 27.06.2006], включающий приготовление раствора эмульгатора в воде, приготовление раствора стабилизатора (соль четырехвалентного титана рицинолевой и 10-оксистеариновой кислот) в бензине или дизельном топливе, перемешивание полученных растворов с помощью ультразвукового диспергатора с достижением образования седиментационно устойчивой эмульсионной системы.

Однако основным недостатком данного изобретения можно считать как низкий уровень стабильности, полученных эмульсий (до 56 часов), так и использование дорогостоящего стабилизатора, что делает указанный способ малодоступным.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении физической стабильности аммиачно-селитренных взрывчатых веществ после их изготовления, при пропитке, хранении как в обычных условиях, так и в условиях низкоотрицательных и высокоположительных температур.

Указанный технический результат достигается способом получения эмульсионного состава для пропитки аммиачной селитры, включающим введение анионного поверхностно-активного вещества, в качестве которого применяется 70%-ный раствор алкилбензосульфоната кальция в изобутиловом спирте в количестве 6-6,5 мас.%, в дизельное топливо, взятое в количестве 80 мас.%, при перемешивании, введение в полученную систему неионогенного поверхностно-активного вещества, в качестве которого применяется этоксилированное касторовое масло в количестве 3,5-4 мас.%, с последующим введением по каплям воды в количестве 10 мас.%, при постоянном перемешивании.

Сочетанием неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) с анионным ПАВ при их определенных концентрациях удается получить весьма низкое значение поверхностного натяжения в системе, которое напрямую влияет на способность системы к самоэмульгированию.

В качестве неионогенного ПАВ может быть выбран любой из ряда этоксилированных касторовых масел, выпускаемых под различными торговыми марками (например, Alkamuls OR/36®, Mulsifanco80®, Berol 199®, Berol 827®, Berol 904®, Cremophor®, EmulsogenEL200®, EmulsogenEL360® и др.).

В настоящем изобретении предпочтительно использование этоксилированного касторового масла марки Alkamuls OR/36®, степень этоксилирования (ЕО) которого (число оксиэтиленовых групп (-C₂H₄O-)_n в молекуле) составляет 36. Такие ПАВ благотворно влияют на стабилизацию обратных эмульсий.

В качестве анионного ПАВ предпочтительно использовать 70%-ный раствор алкилбензосульфоната кальция в изобутиловом спирте, например, выпускаемого под торговой маркой Atlox 4838В®. ПАВ применяется как основное эмульгирующее вещество в данной системе, обладает высокой смазывающей способностью и способностью образования устойчивых систем.

Комплексное использование в изобретении поверхностно-активных веществ позволяет получить устойчивые эмульсионные системы, хорошо способные к самодиспергированию, а тщательно выбранное весовое соотношение эмульгаторов определяет наилучшие эмульгирующие свойства системы.

Сущность предлагаемого изобретения хорошо иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Для наглядного представления о подборе процентного соотношения компонентов эмульсионной системы проводили ряд экспериментов.

Готовили 7 образцов эмульсий с различным содержанием ПАВ, взяв исходное соотношение неионогенного и анионного ПАВ между собой 1:1 при общем весе всей системы 5 г.

При приготовлении эмульсий применяли водопроводную воду. Дизельное топливо (ДТ) может использоваться как летнее, так и зимнее.

Перемешивая эмульгаторы с дизельным топливом (ДТ) на магнитном перемешивающем устройстве, постепенно приливали к смеси по каплям воду. Визуально сразу было заметно, что образец 7 (таблица 1) нестабилен, в отличие от всех остальных образцов, которые дают после перемешивания прозрачные эмульсии.

С целью получения стабильной эмульсии (содержащей не более 10% эмульгаторов) подбирали оптимальные соотношения неионогенного и анионного ПАВ в системе.

Пример 2

При общей массе всей эмульсии 5 г и 10%-ном суммарном содержании ПАВ от всей эмульсии, при различном варьировании соотношений ПАВ, используя методику приготовления эмульсий, описанную выше (пример 1), получили:

В приведенной выше таблице 2 только образец №1 нестабилен, образец №4 опалесцирует. Остальные эмульсии прозрачны и способны к активному самоэмульгирванию.

Для дальнейшего анализа отбирали образцы эмульсий №2, 3, 4 (содержат 0,30; 0,35; 0,40% AlkamulsOR/36 и 0,70; 0,65; 0,60% Atlox 4838В соответственно).

Пример 3

Готовили образцы 2, 3, 4 по таблице 2, но руководствуясь разными методиками.

Пример 3.1

0,5 г. воды приливали к 4 г дизельного топлива и перемешивали на магнитном перемешивающем устройстве. К полученной смеси вливали Atlox 4838В (в зависимости от соотношения), ждали пока смесь перемешается. Затем при перемешивании добавляли AlkamulsOR/36 (в зависимости от соотношения).

Пример 3.2

Смешивали на магнитном перемешивающем устройстве 4 г дизельного топлива с Atlox 4838В (в зависимости от соотношения). Добавляли AlkamulsOR/36 (в зависимости от соотношения) при перемешивании. В полученную смесь постепенно по каплям при перемешивании приливали 0,5 г воды.

После опробования методики по примеру 3.1, видно, что почти все эмульсии расслаиваются, кроме той, что содержит 0,4% AlkamulsOR/36 и 0,6% Atlox 4838В.

Методика по примеру 3.2 дает устойчивые эмульсии, таким образом, нужно использовать именно ее.

Пример 4

Приготовили 25 г эмульсии образцов 2, 3, 4, руководствуясь соотношениями, приведенными в таблице 2 по методике 3.2, описанной выше.

Эмульсия №4 (таблица 2) опалесцирует. Образец №2 (0,3% AlkamulsOR/36 и 0,7% Atlox 4838В от всей эмульсии) расслаивается.

Образцы №3, 4 (содержат 0,35; 0,40% AlkamulsOR/36 и 0,65; 0,60% Atlox 4838В соответственно) помещали в тепло (40°C) и холод (-18°C).

При хранении образцов №3, 4 (содержат 0,35; 0,40% AlkamulsOR/36 и 0,65; 0,60% Atlox 4838В соответственно), помещенных на 120 часов в тепло и холод, системы хорошо самодиспергируются при их последующем пребывании в комнате при температуре 22°C в течение 5 минут.

При нахождении эмульсий в условиях постоянной комнатной температуры (22°C), срок жизни такой системы достигает порядка 3-4 месяцев.

Изобретение может быть использовано в производстве простейших взрывчатых веществ для обеспечения неслеживаемости пористой гранулированной аммиачной селитры. Способ получения эмульсионного состава включает введение анионного поверхностно-активного вещества, в качестве которого применяется 70% раствор алкилбензосульфоната кальция в изобутиловом спирте в количестве 6-6,5 мас.%, в дизельное топливо, взятое в количестве 80 мас.%. при перемешивании, введение в полученную систему неионогенного поверхностно-активного вещества, в качестве которого применяется этоксилированное касторовое масло в количестве 3,5-4 мас.%, с последующим введением по каплям воды в количестве 10 мас.% при постоянном перемешивании. Способ обеспечивает повышение физической стабильности аммиачно-селитренных взрывчатых веществ после их изготовления, при пропитке, хранении как в обычных условиях, так и в условиях низкоотрицательных и высокоположительных температур. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

1. Способ получения эмульсионного состава для пропитки аммиачной селитры, включающий введение анионного поверхностно-активного вещества, в качестве которого применяется 70%-ный раствор алкилбензосульфоната кальция в изобутиловом спирте в количестве 6-6,5 мас.%, в дизельное топливо, взятое в количестве 80 мас.%, при перемешивании, введение в полученную систему неионогенного поверхностно-активного вещества, в качестве которого применяется этоксилированное касторовое масло в количестве 3,5-4% мас., с последующим введением по каплям воды в количестве 10 мас.%, при постоянном перемешивании.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяется 70%-ный раствор алкилбензосульфоната кальция в изобутиловом спирте марки Atlox 4838В.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что применяется этоксилированное касторовое масло марки AlkamulsOR/36.