聚丙烯酸丁酯的合成及性能

罗强章

（贵阳久联化工有限责任公司，贵州 贵阳 550026）

乳化炸药行业所使用的高分子材料主要有聚异丁烯丁二酸衍生物乳化剂以及一些高分子化合物（如聚丙烯、聚乙烯等）[1]。聚异丁烯丁二酸衍生物乳化剂主要为聚异丁烯丁二酰亚胺[2]，聚异丁烯丁二酸三乙醇胺酯[3]，聚异丁烯丁二酸山梨醇酯[4]，聚异丁烯丁二酸聚乙二醇酯[5]，聚异丁烯丁二酸季戊四醇酯[6]等。聚异丁烯丁二酸衍生物在乳化炸药制备以及储存过程中主要起到，降低界面张力，提高乳化效果以及提供空间位阻，提高储存稳定性，但由于价格较高，在复合油相中添加量受到限制。

高分子化合物如聚丙烯、聚乙烯等在乳化炸药中能够提高油包水油膜的强度，但滴熔较高，黏稠度过高，仅能少量添加，否则导致复合油相滴熔点、黏度偏高，所起的作用有限。

针对解决这些问题，以丙烯酸丁酯为主要原料，偶氮异丁氰为引发剂，经过聚合反应合成聚丙烯丁酯（PBA）高分子聚合物，目标是得到滴熔点、黏度符合要求高分子聚合物，能够添加到复合油相中，代替聚异丁烯丁二酸衍生物乳化剂，进一步降低复合油相综合成本并且制备储存稳定性满足要求的乳化炸药。

1 试验部分

1.1 主要试剂与仪器

丙烯酸丁酯（BA） （AR），济南正康化工有限公司；二甲苯（AR），山东得彦化工有限公司；偶氮二异丁腈（AR），山东佰仟化工有限公司。

多功能搅拌器（D-0841型），天津市华兴科学仪器厂；旋转蒸发仪（R-201型），上海申顺生物科技有限公司；四位数电子天平（AL104型），梅特勒托利仪器 (上海)有限公司；恒温油浴锅（HH-W0），上海贝仑仪器设备有限公司。

1.2 丙烯酸丁酯高分子聚合物制备

将250mL四口烧瓶洗净并干燥后，加入一定量的丙烯酸丁酯和80mL二甲苯溶液,接着加入丙烯酸丁酯质量的0.4%的引发剂，70℃反应10h，反应过程采用氮气保护，反应结束后将聚合物在旋转蒸发仪中进行减压旋蒸除去溶剂二甲苯，减压干燥得到黏稠流动液体聚丙烯酸丁酯。

1.3 乳化复合油相制备

1.3.1 聚异丁烯丁二酰亚胺（T152）体系

聚异丁烯丁二酰亚胺（T152）体系乳化复合油相配方按照T152乳化剂10%，SP-80乳化剂30%，复合蜡60%质量比进行制备，产品记作A1。

1.3.2 聚丙烯酸丁酯（PBA）体系

聚丙烯酸丁酯（PBA）体系乳化复合油相配方按照PBA聚合物10%，SP-80乳化剂35%，复合蜡55%质量比进行制备，产品记作B1。

1.4 乳化炸药稳定性能

通过高低温循环法[7]来测定乳化炸药的储存稳定性，乳化炸药基质配方质量比为：硝酸铵74%，硝酸钠10%，水10%，复合油相6%。乳化炸药基质制备工艺为：将硝酸铵、硝酸钠加入水中，加热溶解形成水相，温度控制在95～105℃左右；将乳化剂、复合蜡加热熔化形成油相，温度控制在90～100℃左右，缓慢地把水相加入到油相中，调节转速，在1350 r/min初乳化，在2000 r/min精乳化。

2 结果与讨论

2.1 聚丙烯酸丁酯理化指标

按照标准GB/T 8026-2014石油蜡和石油脂滴熔点测定法和GB/T 265-1988石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法，测试样品的滴熔点与运动黏度。

测得聚丙烯酸丁酯（PBA） 为75.8℃，低于90℃（油相制备温度），而聚乙烯蜡滴熔点大于100℃，说明聚丙烯酸丁酯聚合物比聚乙烯蜡高分子材料更加适合用于制备乳化炸药。测得聚丙烯酸丁酯运动黏度为354.6mm2/s，高分子乳化剂152为312.5 mm2/s，两者运动黏度相当。测试结果表明聚丙烯酸丁酯（PBA）聚合物具有高分子乳化剂152相当的运动黏度，而具有合适滴熔点，理化指标满足乳化复合油相原材料的要求。

2.2 乳化炸药基质性能

由表1可知，由聚丙烯酸丁酯（PBA） 制备的乳化复合油相的乳化效果、发泡效果与稳定性能与聚异丁烯丁二酰亚胺（T152） 的总体相当，结果表明，可由PBA代替制备复乳化复合油。

2.3 两种乳化复合油相成本对比

复合油相A1，T152乳化剂、Span-80乳化剂、复合蜡的价格分别是16000、10000、7500元/吨，其质量比分别为10%、30%、60%，则原料成本为9100元/吨。复合油相B1，PBA聚合物、Span-80乳化剂、复合蜡价格分别是10000、10000、7500元/吨，其质量比分别为 10%、35%、55%，则原料成本为8625，明显低于A1成本，更具有市场推广价值。

表1 乳化炸药基质性能Tab.1 The performance of emulsion explosives

3 结语

1）聚丙烯酸丁酯（PBA）滴熔点、运动黏度指标满足乳化复合油相原材料的要求；2）聚丙烯酸丁酯（PBA）制备的乳化复合油相的性能指标与T152制备的差异不大，符合乳化复合油相产品标准要求；3） 聚丙烯酸丁酯（PBA） 制备的乳化复合油相的乳化性能与稳定性能与T152的总体相当，而且成本更低，更具有市场推广价值。