乳化炸药基质的流变性研究

摘要

流变性是乳化炸药基质的一个重要性质，对于乳化炸药基质的制备、运输及储存都有重要影响，同时流变性也一定程度上反应了乳化炸药基质性质和微观结构的关系，所以对乳化炸药基质流变性进行研究有一定的理论价值和实际意义。本文对乳化炸药基质的流变性进行了研究。主要研究内容如下:
　　首先，本文从流动性和粘弹性方面研究了乳化炸药基质的流变性。试验结果说明乳化炸药基质是具有粘弹性的假塑性流体。其粘度随剪切速率升高的曲线比较符合Carreau-Yasuda方程。在低剪切速率区域，乳化炸药基质存在零剪切粘度。乳化炸药基质在低应变区域存在线性粘弹区。随应变提高，乳化炸药基质渐渐由弹性变形转变为粘性变形。乳化炸药基质粘度随剪切速率升高和降低的变化有所区别。由于高速剪切破坏了乳化炸药基质油包水的微观结构，促使硝酸铵析晶，增加了体系的粘度，剪切速率降低时测试的乳化炸药基质粘度高于剪切速率升高时测试的数值。此外，乳化炸药基质还存在触变现象。其结构经一定的剪切作用后可以得到恢复。但当剪切阶段剪切速率为103s-1时，由于高剪切速率对乳化炸药基质结构破坏程度较大，乳化炸药基质的结构很难恢复。
　　其次，本文分析了乳化炸药基质分散相粒径、分散介质性质和乳化剂性质对乳化炸药基质流变性的影响。分散相粒径减小，乳化炸药基质的粘度、剪切应力以及储能模量均随之提高。在触变性研究中，乳化炸药基质恢复阶段相对于静置阶段粘度的变化随分散相粒径的减小而减小。乳化炸药基质的粘度和储能模量随分散介质运动粘度的升高先升高后降低，当分散介质的运动粘度为5.65mm2/s时达到最大。而乳化炸药基质的粘度和储能模量随分散介质极性的升高迅速降低。乳化剂性质对储能模量也有一定的影响。当乳化剂和硝酸铵相互作用程度较强时，乳化炸药基质的储能模量较高。乳化剂含量下降，乳化炸药基质的储能模量随之降低。此外，乳化剂分子量提高，乳化炸药基质的储能模量也略有升高。
　　第三，本文研究了乳化炸药基质储能模量在储存过程中的变化。不同分散相粒径乳化炸药基质储能模量和微观结构在储存过程中的变化说明储能模量是判断乳化炸药基质稳定性好坏的一个有效手段。储能模量升高幅度越小，乳化炸药基质的稳定性越好。储能模量和微观结构的变化具有一定的对应关系。乳化炸药基质中析出的硝酸铵晶体随储存时间延长不断增加，储能模量也随之提高。当析晶的硝酸铵含量达到一定程度后，储能模量急剧升高，并且储能模量随应变的变化过程中，线性粘弹区消失。分散相粒径对乳化炸药基质稳定性影响较大。分散相粒径减小，储能模量的升高幅度减小，析晶硝酸铵含量较少，乳化炸药基质的稳定性提高。
　　最后，本文采用储能模量在乳化炸药基质储存过程中的变化分析了分散介质性质和乳化剂性质对乳化炸药基质稳定性的影响。在本文所用的几种不同运动粘度的分散介质中，由于较高粘度的分散介质可以形成较强的油膜，所得乳化炸药基质的稳定性较好。然而，当分散介质极性升高时，由于乳化效果下降，乳化炸药基质的稳定性急剧下降。乳化剂性质对乳化炸药基质稳定性也有一定的影响。首先，由于亲水基和硝酸铵的作用强度不同，PIBSA乳化剂亲水基团性质对乳化炸药基质稳定性有一定影响。PIBSA-TEA乳化剂和硝酸铵的作用强度最好，其形成的乳化炸药基质储能模量变化最小，乳化炸药基质的稳定性最佳。其次，乳化剂含量降低后，乳化炸药基质的储能模量随时间变化有较大的升高，乳化炸药基质储存稳定性下降较多。此外，当乳化剂分子量升高后，短期储存时，乳化炸药基质的稳定性略有提高。

目录

声明

摘要

变量及缩写词

1 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 乳状液流变性的研究

1．2．1 流体类型的分类

1．2．2 乳状液流变性的研究现状

1．2．3 关于乳状液流变性影响因素的研究

1．3 乳状液稳定性的研究

1．3．1 乳状液不稳定性的表现方式

1．3．2 乳状液稳定性的影响因素

1．3．3 乳化基质稳定性的研究现状

1．4 本论文的研究目的和内容

2 乳化基质流变性的研究

2．1 引言

2．2 实验仪器和试剂

2．3 实验方法

2．3．1 乳化基质的制备

2．3．2 稳态剪切模式测试乳化基质的流动性

2．3．3 动态振荡模式测试乳化基质的粘弹性

2．3．4 乳化基质微观结构的分析

2．4 实验结果与分析

2．4．1 乳化基质流动性分析

2．4．2 乳化基质粘弹性分析

2．5 本章小结

3 分散相粒径对乳化基质流变性的影响

3．1 引言

3．2 实验仪器和试剂

3．3 实验方法

3．3．1 乳化基质的制备

3．3．2 稳态剪切模式测试乳化基质的流动性

3．3．3 动态振薪模式涓试乳化基质的粘弹性

3．3．4 乳化基质微观结构的分析

3．4 分散相粒径对乳化基质流变性的影响

3．4．1 乳化器线速度对乳化基质分散相粒径的影响

3．4．2 分散相粒径对乳化基质流动性的影响

3．4．3 分散相粒径对乳化基质粘弹性的影响

3．5 本章小结

4 分散介质的性质对乳化基质流变性的影响

4．1 引言

4．2 实验仪器和试剂

4．3 实验方法

4．3．1 乳化基质的制备

4．3．2 界面张力的测试

4．3．3 分散介质运动粘度的测试

4．3．4 采用应变变化测试乳化基质储能模量的变化

4．3．5 恒定剪切速率下乳化基质粘度的变化

4．4 分散介质的运动粘度对乳化基质流变性的影响

4．4．1 分散介质的运动粘度对乳化效果的影响

4．4．2 分散介质运动粘度对乳化基质粘度和储能模量的影响

4．5 分散介质的极性对乳化基质流变性的影响

4．6 本章小结

5 乳化剂性质对乳化基质流变性的影响

5．1 引言

5．2 实验仪器及试剂

5．3 乳化剂的制备

5．3．1 PIBSA的制备

5．3．2 粗产物的提纯

5．3．3 聚异丁烯丁二酸酐-三乙醇胺系列乳化剂的合成

5．3．4 内酯化聚异丁烯丁二酸酐-三乙醇胺乳化剂的合成

5．4 乳化剂性质对乳化基质流变性的影响

5．4．1 乳化基质的制备

5．4．2 采用应变变化测试乳化基质粘弹性的变化

5．4．3 连续相粘度的测试

5．4．4 乳化剂亲水基性质对乳化基质流变性的影响

5．4．5 乳化剂含量对乳化基质流变性的影响

5．4．6 乳化剂分子量对乳化基质流变性的影响

5．5 本章小结

6 流变性在乳化基质稳定性研究中的应用

6．1 引言

6．2 实验仪器和试剂

6．3 实验方法

6．3．1 储能模量的测试方法

6．3．2 乳化基质微观结构的分析

6．4 储能模量在乳化基质储存过程中的变化

6．4．1 乳化基质微观结构在储存过程中的变化

6．4．2 储能模量在乳化基质储存过程中的变化

6．5 采用储能模量分析分散介质和乳化剂性质对乳化基质稳定性的影响

6．5．1 分散介质的性质对乳化基质稳定性的影响

6．5．2 乳化剂性质对乳化基质储存稳定性的影响

6．6 本章小结

7 结论

7．1 本文主要结论

7．2 本文的创新点

7．3 问题与展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文情况

攻读博士学位期间申请的发明专利情况