工业炸药

2020/1/171§12.9乳状液（emulsion）乳状液、泡沫、悬浮液和气溶胶一般皆属粗分散系统，分散相粒子的半径多在10-7m以上。分散度虽比溶胶更低，但与溶胶有许多相似之处，且有极广泛应用价值，以乳状液为例1.乳状液的定义及类型●定义由两种（或两种以上）不互溶或部分互溶的液体形成的分散系统，称乳状液。示例：牛奶、含水石油、乳化农药、化妆品、食品（如蛋黄酱）、乳化炸药等皆属此类●类型乳状液中一相为水，用“W”表示。另一相为有机物，如苯、苯胺、煤油，皆称为“油”，用“O”表示。油作为不连续相分散在水中，称水包油型，用O／W表示；水作为不连续相分散在油中，称油包水型，用W／O表示。多重型，例，W/O/W2020/1/172●乳化剂(emulsifier)——定义能使乳状液较稳定存在的物质。乳化剂能使乳状液比较稳定存在的作用，称乳化作用——类型多为表面活性剂，及某些固体粉末●影响乳状液类型的因素主要取决于乳化剂的类型——HLB值非离子SAA为乳化剂时，HLB3~6，易成W/O型，8~18时，易成O/W型——定向楔理论乳化剂在界面层，呈“大头”朝外，“小头”向里的几何构形：K、Na碱金属皂易成O／W型。Ca、Mg高价金属皂易成W／O型。例外，一价银皂形成W／O型乳状液——固体粉末为乳化剂时固体粒子的大部分应处在分散介质中。故易被水润湿的粘土、A12O3微粒，易成O／W型；易被油润湿的炭黑、石墨粉易成W／O型2020/1/173——界面张力差理论一个界面膜必有两个面，故有两个。较大的相易成为分散相。因这样可减少该面的面积，结果是在高这边的液体就成了内相（分散相）——乳状液制备工艺例，玻璃类亲水性容器中乳化易形成O/W型，塑料类亲油性容器中，易形成W/O型——相体积理论量较多者易为分散相。界限：0.74022020/1/1742.乳状液的稳定性按乳化剂的作用机理(1)吸附理论SAA为乳化剂时，降低界面张力，吸附在界面(2)双电层理论负离子型SAA为乳化剂时，正离子溶于水，负离子非极性基插入油。水相带正电，油相带负电，带电一端指向水，反离子形成扩散双电层，热力学电势及较厚的双电层使乳状液稳定(3)界面膜理论最重要：的降低对膜的稳定是次要因素。但因乳化剂降低的而在界面上的吸附极其重要。因它是膜得以稳定存在的主要原因——复合界面膜使乳状液更稳定。原因：使界面膜更致密、坚固(4)其他因素分散相粘度越大越稳定，分散相与分散介质密度差越小越稳定2020/1/175●补充材料之一乳状液的分层、变型及破乳——乳状液理论中，一个重要的问题是其分层、变形和破乳。它们是乳状液不稳定性的三种表现方式，每个过程皆代表一种不同情况。特殊情况下它们又可能是相关的A、分层（creaming）（1）定义一种乳状液变成了两种乳状液，一层中分散相比原来的多，另一层中相反。分层过程中，界面膜未破坏，故分层并未破乳，但分层最终将导致破乳（2）影响分层的因素——二相密度差越小越不易分层——液滴半径越小越不易分层——液体的粘度越大越不易分层2020/1/176B、变型（inversion）（1）定义O/W型变成了W/O型或相反的过程（2）影响因素——相体积理论分散相体积超过了0.74后，即易发生变形——多数情况下适用，但有一定的限制。例，乳化炸药——乳化剂的类型转变如钠肥皂变为钙皂——温度2020/1/177C、破乳（deemulsification）（1）定义乳状液的完全破坏（2）破乳的机理分为二步——絮凝此过程中，连续相在液滴与界面间排泄出来，分散相的液珠聚集成团，但各液珠皆仍然存在，这些团的形成常是可逆的。在液滴与液滴界面间“接触”面周界上的界面最薄——聚结此过程中，膜发生破裂，各个团合成一个大滴，导致液滴数目的减少和乳状液的完全破坏。此过程不可逆的（3）破乳技术——引入工业生产中常遇到破乳问题，如采出的原油是W／O型乳状液，必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。常用的破乳方法有2020/1/178●添加无机盐在一些乳状液中添加无机盐会引起破乳作用，对不同的乳化剂，作用机理有所不同●温度变化——升温可增加乳化剂的溶解度，降低在界面的吸附量，削弱保护膜；升温还可降低外相粘度，增加液滴碰撞机会，利于破乳——冷冻也能破乳。非离子型乳化剂的乳状液在相转变温度时处于不稳定状态，不充分搅拌就会破乳●添加酸以碱性皂作为乳化剂的乳状液中添加酸，皂变为脂肪酸析出，失去乳化作用而破乳●过滤用分散相易润湿的过滤材料过滤乳状液，液滴润湿过滤材料聚集成薄膜，导致乳状液破坏。例，W／O型乳状液通过填充碳酸钙的过滤层，O／W型乳状液通过塑料网，都可能会引起破乳2020/1/179●电破乳常用于W／O型乳状液的破乳：高压电场中，极性乳化剂分子转向而降低界面膜的强度。同时，水滴极化后相互吸引排成一串。当电压升至一定强度(一般在2000V／cm以上)时，小液滴瞬间聚结成大水滴而破乳●表面活性剂破乳是目前工业上最常用的破乳方法。选择能强烈吸附于油—水界面上的表面活性剂，如异戊醇，顶走原来的乳化剂，在油—水界面形成新膜，但新膜的强度比原乳化剂形成的膜降低很多，因而容易失去稳定性而破乳。这种表面活性剂叫破乳剂——除以上方法外，还有离心法、超声波法等。实际是多种方法并用。如原油破乳，加热、电场和添加破乳剂三者同时进行2020/1/1710●补充材料之二乳状液类型测定利用油和水的不同性质，可测定乳状液的类型。常用方法有以下三种(1)染料法将少量油溶性染料加入乳状液中，轻轻摇动之。若整个乳状液皆是染料的颜色，则是W／O型乳状液；若只是液珠呈染料之色，便是O／W型乳状液。同理，也可用水溶性染料测定乳状液的类型。若同时用油溶性和水溶性染料分别做实验，则结果更可靠。常用的油溶性染料有苏丹红等，水溶性染料有甲基橙、刚果红等(2)稀释法在乳状液中滴一滴油，若油滴在乳状液表面上扩展，即为W／O型；若不扩展则为O／W型。同理，也可用水滴鉴别之。在低倍数显微镜下作此实验，观察的会更清楚2020/1/1711(3)电导法多数油是不良导体，水是良导体。所以，O／W型乳状液的电导比W／O型大的多。测定乳状液的电导就可判别其类型。但由于影响的因素较多，如乳化剂的类型、相体积等，所以该法虽简便，但不十分准确除以上三种方法外，还有折射率法、荧光法、润湿滤纸法等。实际测定时，往往采用几种方法，以便得到可靠结果2020/1/1712●补充材料之三微乳状液简介●定义液滴直径较小（在10nm~200nm之间）的乳状液称为微乳状液。其外观为半透明或透明状。类型也可有W/O及O/W型两种。例，机械的切削油、干洗油、磨床油等●形成机理SAA胶团溶液对油或水的加溶作用，从而形成了胶团溶液——即微乳状液●稳定性比乳状液要稳定得多。且有激烈的Brown运动。故应是稳定系统，但是否为热力学上的稳定系统，尚有争论●类型易溶于油的乳化剂易生成W/O型微乳状液，反之亦然●应用石油的三次开采2020/1/1713●补充材料之四应用举例——乳化炸药与乳化工艺——W/O型乳胶工业炸药（1）乳胶炸药（乳化炸药）泛指一类用乳化技术制备的W/O型抗水工业炸药。其分散相为氧化剂水溶液的微细液滴，悬浮在含有分散气泡或空心玻璃微球或其它多孔性材料的油类物质构成的连续介质中。形成一种油包水型的特殊乳化系统（2）乳化炸药的主要组分——无机盐的水溶液作为分散相，提供氧化剂，一般由硝酸铵加热溶解于水形成——碳质燃料作为分散介质，提供还原剂。粘度合适的石油产品均可选作碳质燃料。选择原则：既要形成稳定的W/O乳状液，又要使乳化系统在确定的温度下变得稠厚，不能流动：柴油、重油、机油、凡士林、复合蜡等。多与乳化剂一起溶解后，再与氧化剂乳化2020/1/1714——产气剂该组分以第三相加入，既可以是呈包覆体形式的空气，也可通过添加某些化学物质（如亚硝酸钠）发生分解反应产生微小气泡，还可以是封闭性带有气体的固体微粒（如空心玻璃微球、膨胀珍珠岩等）。该组分多在乳化后与乳状液混合之——乳化剂HLB在3~7之间的SAA，可以是一种，也可以是两种或更多种。使用最多的是非离子型含羟基的高级脂肪族酯类，如Span-80（失水山梨醇单油酸酯）和吐温等关于答疑与考试2020/1/1715请弹技02级全体同学接受江棂和白晨艳的衷心祝愿祝大家身体好，学习好，素质高今后能为祖国的强盛，为自己美好的前程努力工作2004年6月16日全部结束