Обсуждение результатов
В дополнении к контролю полученных эмульсионных составов по измению вязкости и емкости мы использовали метод оптической микроскопии. Данное исследование позволило нам наглядно убедиться в процессах, происходящих со структурой ПАА, в момент его введения в эмульсию и при введении инциаторов «сшивки». Рассмотрим результаты на примерах введения ПАА в масляную фазу и в уже готовую эмульсию.
ПАА введен в масляную фазу эмульсии.
Представляем фото образца под номером #2735 (Lubrizol (1%), И-12), содержащего 80 г 1%го раствор геля ПАА. рис. 2. Явления: совсем незначительное увеличение вязкости (в 1,5 раза в течение 2х дней) на фоне стабильных показателей емкости. На изображении отчетливо видна структура эмульсионной матрицы: наличие частиц ПАА не прослеживается ввиду его сверхсильного разбавления. Темные пятна - это раствор окислителя, высвободившийся после разрыва оболочки капли.
Рисунок 2
На фото образца # 2742 (рис.3 ), содержащего 50 г 3%го раствора геля ПАА, видим только сгустки ПАА, самые большие из которых достигают 163,59 нм. Связей сетки из ПАА не образовалось, следовательно, и загущения не происходит.
Рисунок 3
ПАА введен в эмульсию как отдельный компонент.
Методом оптической микроскопии нам удалось своими глазами убедиться в процессах, происходящих в эмульсионной матрице как свежеприготовленной, так и по истечении времени.
Для образца #2712 (Croda 3000 (1%), И-12) вязкость эмульсии увеличилась в 2 раза в течение суток, показатели емкости удовлетворительные. Данный состав содержит 40г 4%го раствора геля ПАА. На рис. 4 просматривается присутствие неструктирированного ПАА.
Рисунок 4
Причину низкой эффективности ПАА, выбранного в качестве загустителя для эмульсионных составов, в какой-то степени поясняют фотографии, выполненные с помощью оптического микроскопа. При увеличении в 40 раз изображения микронного слоя эмульсии с ПАА видно, что в отличие от пленки ПАА, получаемой из его однородного вязкого раствора, где полимерные цепи образуют в пространственную сетку, ПАА в дисперсной системе эмульсии распределён в виде агломератов, не связанных друг с другом. Поэтому структурирование ПАА вызывает повышение вязкости только внутри этих очагов скопления молекул полимера. А наблюдаемое в наших опытах загущение эмульсии скорее всего происходит из-за трения слоёв эмульсии, контактирующих с поверхностью этих частиц, затвердевших в результате сшивки. По фотографиям видно, что преимущество введения ПАА в масляную фазу может быть связано с более равномерным распределением в эмульсионной матрице агломерационных фрагментов ПАА небольшого размера от 10 до 20 мкм.
Выводы
Анализ результатов научных исследований и технической информации о способах управления реологией взрывчатых эмульсий на основе нитрата аммония показывает, что контролируемое повышения вязкости эмульсионной системы является нетривиальной задачей, которая требует подбора специальных технических и химических инструментов, по своему действию отличающихся от обычных загустителей.
Наиболее перспективными представляются два способа управляемого повышения вязкости:
– за счет модификации реологических свойств масляной фазы эмульсионной дисперсии с помощью полимерных добавок (сополимеров) к основному эмульгатору с образованием системы «эмульгатор + сополимер», способной структурироваться, но до введения инициатора «сшивки» остающейся неактивной;
– действием механических перемешивающих устройств, уменьшающих размер частиц эмульсионной дисперсии.
Использование для повышения вязкости ПЭмВВ традиционных для водонаполненных систем водорастворимых загустителей, рассмотренное на примере коллоида ПАА, оказалось малоэффективным.
Распределение гидрозоля ПАА эмульсионной матрице с последующим введением сшивающего агента хоть и показывает наличие положительного эффекта увеличения вязкости более чем в 2 раза, но из-за гетерогенности полученной системы скорость этого процесса оказывается намного ниже, чем при структурировании ПАА в гомогенных условиях. Кроме того, добиться образования внутри эмульсии развитой сетки, состоящей из полимерных цепей ПАА, не удалось.
Установлено что горячие растворы нитрата аммония вызывают значительное снижение стойкости ПАА и связанную с этим потерю его растворимости.
Список используемой литературы.
Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. - 3е изд., перераб. и доп. - М.: «Недра», 1988. - 358 с:ил.
Горная энциклопедия [Электронный ресурс] http://www.mining-enc.ru/p/promyshlennye-vzryvchatye-veschestva
Кук М.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. Пер. с англ. под ред. Г.П. Демидюка и Н.С. Бахаревич. М., Недра, 1980 - 453с. - Пер. изд.: США, 1974.
Светлов Б.Я., Еременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. - М., «Недра», 1973 - 208с.
Колганов Е.В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества. - 1-я книга (Составы и свойства). /[ Е.В.Колганов, В.А Соснин].- Дзержинск Нижегородской обл.: Изд-во ГосНИИ « Кристалл», 2009. - 592с., 151 рис., 218 табл.
Maranda Andrzg, Wlodarezyk Edward/ Materialy wybuchowe emulsyjne (MWE) no woczesny d rodck strsalowg / Эмульсионные взрывчатые материалы - современные взрывчатые вещества // Biul. WATJ. Dabrowskiego. - 1985. - 34, № 5. - с.13-21.
Пат. 4496405 США. Взрывчатые вещества «вода в масле» / Michael Cechanski. - Заявл. 08.09.83; Опубл. 29.01.85 - 6 с.
Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение эмульсий. - М.: «Недра», 1982. - 221с.
Пат. 4931110 США. Эмульсионные взрывчатые вещества, содержащие полимерные эмульгаторы/ Lee F. McKenzie. - Заявл. 03.03.89; Опубл. 05.01.90 - 6 с.
Стрилец А.П. Выбор состава и концентрации раствора окислителя для приготовления эмульсионных взрывчатых веществ типа украинит// Сборник научных трудов НГА Украины № 12, Т.2. - Днепропетровск: РИК НГА Украины, 2001. - 249с.
Покалюхин Н.А. Смесевые энергоемкие материалы: учебно-методическое пособие / Н. А. Покалюхин [и др.]. - Казань: Изд-во Казан.гос.технол.университета, 2008. - 88 с.
Крысин Р.С., Домничев В.Н. Современные взрывчатые вещества местного приготовления. - Днепропетровск: «Наука и образование», 1998.- 140 с.
ГОСТ 14702-79 Селитра аммиачная водоустойчивая. Технические условия - Переизд. март 1999 с изм. № 1,2,3. - Взамен ГОСТ 14702-69, Введ. 21.02.79 №683 - М.: Изд-во стандартов, 1999 - 12с. УДК 661.525: 006.354.
Резниченко Д.А. Разработка и исследование простейших промышленных взрывчатых веществ. Автореферат. - ДонНТУ, 2009. - 14с.
Maranda Andrzg, Wlodarezyk Edward/ Materialy wybuchowe emulsyjne (MWE) no woczesny d rodck strsalowg / Эмульсионные взрывчатые материалы - современные взрывчатые вещества // Biul. WATJ. Dabrowskiego. - 1985. - 34, № 5. - с.13-21.
ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2009). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. - Переизд. июнь 2009 с поправками. - М.: Стандартинформ, 2009 - 35с.
ГОСТ 20799-88. Масла индустриальные. - Взам. ГОСТ 20799-75 - Утв. и введ. 29.09.88 № 3373 - М.: Стандартинформ, 2005 - 7с.
Пат. 4931213 США. Эмульсионные взрывчатые вещества / Lee F. McKenzie. - Заявл. 03.03.88; Опубл. 05.01.89 - 6 с.
Пат. 2326725 США. Эмульсионная фаза, обладающая повышенной стабильностью / Престон Скотт Б., Кренни Дон Х., Хэйлз Ричард Х., Хёрли Элдон К. - Заявл. 22.09.2003; Опубл. 20.06.2008 - 13с.
Пат. 4496105 США. Промышленные взрывчатые вещества / Michael Cechanski. - Заявл. 08.09.84; Опубл. 29.01.85 - 6 с.
Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ: Учебное пособие для вузов/ М.Б.Генералов - M.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 397 c. - ISBN 5-94628-130-5
Иоффе В.Б. Научные основы безопасного производства и применения эмульсионных взрывчатых веществ типа «Сибиритов» на горных предприятиях: диссертация доктора технических наук : 05.26.03, 25.00.20.- Москва, 2002.- 349 с.: ил. РГБ ОД, 71 03-5/213-0
Заявка №200900028 Данкам Саймон Нил, Содон Кристофер Алан (GB) Скважинный раствор, способ проведения скважинной операции с применением этого раствора, применение полимера.
Кутузов Б.Н., Абсатаров С.Х., Гончаров А.Г. Опыт применения водосодержащих ВВ местного изготовления. - М.: «Недра», Горный журнал, № 3, 1996 - с. 22 - 25.
Пат. 5936194 США. Thickened emulsion compositions for use as propellants and explosives/ Jill M. Marlow - Заявл. 18.02.98; Опубл. 10.06.99.
Павлютенков В.М., Шеменев В.Г., Маторин А.С., Синицын В.А., Технологические свойства гелеобразных и эмульсионных взрывчатых веществ // Науч. изд. Физические проблемы горных пород. Сборник трудов Третьей международной научной конференции 9-14 сентября 2002 г., Абаза (Хакасия) - Новосиб.: Сибирская издательская фирма «Наука», 2003 - с. 202-205.