聚异丁烯丁二酸聚甘油酯的制备及其性能研究

2. 2. 2 乳化炸药基质稳定性
由表 2 可知，两个样品的乳化效果、发泡效果
以及基质性能均较好，此外，产品 PB-6 能坚持 12
次高低温循环，而 T152 仅能坚持 8 次高低温循
环，表明 PB-6 的存储稳定性能优良，优于目前广
泛使用的 T152，可能是由于 PB-6 的起乳性能比 T152 的好，制备乳化炸药时，相同的乳化工艺条件
将正辛烷、对甲基苯磺酸、聚异丁烯丁二酸酐 和聚甘油投入 500 mL 装有搅拌器、温度计、冷凝 管的四口烧瓶中，其中聚异丁烯丁二酸酐与聚甘 油的物质的量比为 1 ∶ 1，正辛烷的质量是聚异丁 烯丁二酸酐质量的 1. 0 ～ 2. 0 倍，对甲基苯磺酸占 聚异丁烯丁二酸酐与聚甘油总质量的 1. 0% ，升 温至 120 ℃ 左右，搅拌反应 3 h 左右，结束反应。
基本反应完全。
1. PIBSA； 2. PB-6
图 1 PIBSA 和 PB-6 的红外光谱图 Fig． 1 The infrared spectra of PIBSA and PB-6
2. 2 乳化性能表征 2. 2. 1 极限乳化性能
由表 1 可知，产品 PB-6 的极限乳化性能优 良，即能在较低的转速下起乳，并能形成致密的乳 状液，而现在广泛使用的高分子乳化剂 T152 的极 限性能较差，表明产品 PB-6 的起乳能力比 T152 更好，可能是由于 PB-6 分子结构中含有较多的羟 基以及醚键，极性基团的亲水性能比 T152 强，因 此，PB-6 具有更好的起乳能力，更容易乳化。
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 的 配 方 为： 73. 0% NH4 NO3 ； 10. 0% NaNO3 ； 10. 0% H2 O； 0. 6% 高分 子乳化剂； 1. 5% Span-80； 余量为复合蜡。
乳化炸药基质制备工艺： 将硝酸铵、硝酸钠加 入水中，加热溶解，形成水相，温度控制在 110 ℃ 左右； 将乳化剂、复合蜡加热熔化，形成油相，温度 控制在 100 ℃ 左右，缓慢地把水相加入到油相中， 调节转速，在 1 350 r / min 初乳化，在 2 000 r / min 精乳化。 1. 4 分散性能表征
3 结论 3. 1 产品 PB-6 的极限乳化性能与储存稳定性 能均优于聚异丁烯丁二酰亚胺（ T152） ，适用于乳 化炸药行业，用来制备储存时间较长的乳化炸药。 3. 2 产品 PB-6 的分散性能优于聚异丁烯丁二 酰亚胺（ T154） ，可以用作润滑油添加剂。 3. 3 产品 PB-6 与聚异丁烯丁二酰亚胺类产品
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化学试剂
2013 年 8 月
化学试剂，2013，35（ 8） ，746 ～ 748
聚异丁烯丁二酸聚甘油酯的制备及其性能研究
罗强章1 ，许虎君* 1 ，刘勇2 ，葛茜云2 ，宋春丽1
（ 1． 江南大学 化学与材料工程学院，江苏 无锡 214122； 2． 贵阳久联化工有限责任公司，贵州 贵阳 550026）
2 结果与讨论 2. 1 红外图谱分析
图 1 为 PIBSA 和 PB-6 的红外光谱图（ 均采 用 KBr 盐片涂膜法测得） ，2 960 和 2 894 cm － 1 附 近出现的吸收峰为甲基和亚甲基的伸缩振动吸收 峰，1 472 cm － 1 附近的为亚甲基弯曲振动峰，1 389 和 1 366 cm － 1 附近为叔丁基的特征峰，1 229 cm － 1 附近的为 C—O 伸缩振动峰，这是 PIBSA 和 PB-6 共同 存 在 的 吸 收 峰； 原 料 PIBSA 的 红 外 光 谱 图 中，1 866 和 1 786 cm － 1 附近的为五元环状酸酐的 不对称与对称伸缩振动峰，是原料聚异丁烯丁二 酸酐的特征吸收峰； 产品 PB-6 的红外光谱图中， 3 387 cm － 1 附近出现一组宽的吸收峰为羟基的特 征峰，1 736 cm － 1 附近的为酯类羰基特征峰，这表 明合 成 了 聚 异 丁 烯 丁 二 酸 聚 甘 油 酯，1 787 和 1 866 cm － 1 附近没有出现吸收峰，表明酸酐已经
空白 36. 3 35. 2 36. 5 36. 0
T154 64. 6 64. 3 66. 0 65. 0
PB-6 72. 3 73. 6 72. 0 72. 6
此外，所用的聚甘油价格比多烯多胺的低，则 产品 PB-6 与聚异丁烯丁二酰亚胺类产品相比，价 格上更便宜。因此，产品 PB-6 与聚异丁烯丁二酰 亚胺类产品相比，无论是在性能上还是在价格上 均占优势，具有很好的推广前景。
本文采用聚异丁烯丁二酸酐 （ 简称 PIBSA） 与聚甘油（ 简称 PG） 为原料，制备了聚异丁烯丁 二酸聚甘油酯型高分子乳化剂，测定了产品的极 限乳化性能，储存稳定性能以及分散性能。
1 实验部分 1. 1 主要仪器与试剂
SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵（ 郑州长城科 工贸有限公司） ； IＲ 400 红外光谱仪 WATEＲS（ 加 拿大 Bomem 公司） ； FA 1604 电子天平（ 上海精天 电子仪器有限公司） 。
表 1 极限乳化性能
Tab． 1 Limit emulsifying properties
试验现象
序号 样品 50 V
100 V
（ 682 r / min） （ 1 363 r / min）
150 V （ 2 045 r / min）
1 PB-6 部分乳化
形成乳状液 形成致密的乳状液
2 T152 不能乳化 形成较稀的乳状液 形成较稀的乳状液
由表 4 可知，产品 PB-6 的分散性能优于目前 在润滑油行业广泛使用的 T154，可能是由于产品 PB-6 的乳化性能较好，分散性能也较好，因而在 润滑油行业具有较好的应用前景。
表 4 不同产品的 SDT 值 Tab． 4 SDT value of the different products
SDT 值 SDT1 SDT2 SDT3 SDT3 平均
相比，无论是在性能上还是在价格上均占优势，具 有很好的推广前景。
参考文献：
［1］陈勇． 聚异丁烯丁二亚胺无灰分散剂的生产、性能与 应用［J］． 化工科技市场，2000，23（ 11） ： 5-7．
何变化，仅使用所制备的产品代替配方中的高分
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化学试剂
2013 年 8 月
子乳化剂在乳化炸药生产线上进行试验，所得产
品与原配方产品对比，试验结果如表 3 所示。结
果表明，用所制备的产品代替原配方中高分子乳
化剂时，性能指标（ 殉爆距离、猛度、爆速） 均达到
技术标准，而且优于配方产品，可能因为 PB-6 的
1
技术要求
≥4. 0
≥12. 0
≥3 200
2 新乳化剂产品 5. 0
19. 90
5 266
3 原配方产品
5. 0
17. 05
4 822
综 合 以 上 乳 化 性 能 的 表 征 结 果 可 知，产 品 PB-6 的乳化性能优良，起乳能力较好、储存稳定 性能优良，乳化炸药性能指标达到技术指标，适用 于乳化炸药行业，用来制备储存时间较长的乳化 炸药。 2. 3 分散性能表征
收稿日期： 2012-12-29 作者简介： 罗强章（ 1988-） ，男，广东廉江人，硕士生，研究方 向为日用与精细化工。 通讯作者： 许虎君，E-mail： Xu6209@ 163． com。
第 35 卷第 8 期
罗强章等： 聚异丁烯丁二酸聚甘油酯的制备及其性能研究
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度控制在 100 ℃ 左右，缓慢把水相加入到油相中， 调节转速，观察乳化现象。 1. 3. 2 乳化炸药稳定性能
产品的低温分散性能可以通过测定其对油泥 的分散能力来进行表征，即油泥斑点分散值 SDT 越大，说明产品的分散性能越好。
产品的低温分散性能参照文献［8］所述方法 进行测定，称取 9. 0 g 废机油、1. 0 g 乳化剂搅拌 均匀，然后与 10. 0 g 基础油混合，将混合后的试 样油置于 150 ℃ 的油浴中，恒温搅拌 1. 5 h，恒温 结束后，取出试样油，趁热用 1. 0 mL 的移液管移 取 0. 20 mL 的试样油，向 3 张架空的定性滤纸中 各滴一滴试样油，将滤纸转移到烘箱中，在 80 ℃ 下恒温放置 2. 0 h，取出后，根据滤纸的油泥与油 迹作图计算，求出乳化剂的油泥分散值 SDT，并以 平均 SDT 值作为分散性能的指标。
反应结束 后，把 物 料 转 移 到 分 液 漏 斗 中，静 置，分液。其中上层为产物和正辛烷混合溶液，下 层为乳状液。分液后，往乳状液里加入适量甲醇， 振荡几次，静置，分液，合并上层溶液，旋转蒸发， 除去正辛烷，真空干燥后得到产品 PB-6。 1. 3 乳化性能表征 1. 3. 1 极限乳化性能
极限乳化性能可以用来衡量或比较乳化剂的 起乳能力。测定方法为把乳化炸药配方中乳化剂 用量 减 半，并 且 只 用 高 分 子 乳 化 剂，调 节 转 速 高 低，观察乳化情况来比较乳化剂的极限乳化性能。
为了得到性能更为优良而且成本相对较低的 产品，以用来取代聚异丁烯丁二酰亚胺类产品，国 内外许多学者进行了比较广泛的研究，对于亲油 基团部分，基本上还是采用聚异丁烯基作为亲油 基团，对于亲水基团部分，则比较灵活，如采用多 烯多 胺 与 醇 胺 复 配 使 用［3］、几 种 醇 胺 复 配 使 用［4］、聚 乙 二 醇 与 多 烯 多 胺 复 配 使 用［5］、季 戊 四 醇与多烯多胺复配使用［6］等。
乳化 基 质 配 方 为： 73. 0% NH4 NO3 ； 10. 0% NaNO3 ； 10. 0% H2 O； 1. 0% 高分子乳化剂； 余量为 复合蜡。
乳化炸药基质制备工艺： 将硝酸铵、硝酸钠加 入水中，加热溶解，形成水相，温度控制在 110 ℃ 左右； 再将乳化剂、复合蜡加热熔化，形成油相，温
起乳能力以及存储稳定ห้องสมุดไป่ตู้能优于 T152，故用作制
备乳化炸药，各项性能指标也优于 T152。因此，
产品 PB-6 可用来制备乳化炸药。
表 3 乳化炸药性能指标
Tab． 3 The performance of emulsion explosives
殉爆距离 /
序号 性能指标
cm
猛度 / mm
爆速 / （ m·s － 1 ）
聚异丁烯丁二酰亚胺（ 简称 T152、T154 等） 类产品是聚异丁烯丁二酸酐衍生物的典型代表， 由于具有优良的乳化性能以及分散性能，因而在 乳化炸药行业以及润滑油行业用作添加剂，但是 在乳化炸药行业使用时，还存在不少缺陷，例如产 品的易乳性较差，需要在较高的转速下才能起乳， 而且成本较高［1，2］。
聚异丁烯丁二酸酐、基础油 SN150、T154 （ 工 业级，无锡南方石油添加剂有限公司） ； 对甲基苯 磺酸、正辛烷（ 分析纯，国药集团化学试剂有限公 司） ； T152（ 工业级，兰州博瑞达化工科技有限公 司） ； 聚甘油（ 聚合度 n = 6，工业级，济南东润精化
科技有限公司） 。 1. 2 聚异丁烯丁二酸聚甘油酯的制备
摘要： 以聚异丁烯丁二酸酐、聚甘油为原料，制备了标题化合物，并用红外光谱对其进行结构表征。测定了产品的极限乳 化性能与储存稳定性能，结果表明，产品的极限乳化性能与储存稳定性能均优于聚异丁烯丁二酰亚胺（ T152） ，适用于乳 化炸药行业； 并且测定了产品的分散性能，结果表明产品的分散性能优于聚异丁烯丁二酰亚胺（ T154） ，适用于润滑油行 业。产品的成本明显低于聚异丁烯丁二酰亚胺（ T152，T154） 的成本，具有很好的推广前景。 关键词： 聚异丁烯丁二酸酐； 聚甘油； 乳化炸药； 润滑油 中图分类号： TQ314. 24 文献标识码： A 文章编号： 0258-3283（ 2013） 08-0746-03
下，乳化更充分，使得 PB-6 存储稳定性能更好。
表 2 乳化炸药基质的性能
Tab． 2 Performance of emulsion matrix
序号 样品
循环
试验现象
次数 乳化效果 发泡效果 基质性能
1 PB-6
12
良好
理想 基质透明，稠厚
2 T152
8
良好
基质硬度适当，
理想
粘稠度较大
2. 2. 3 乳化炸药性能指标 在乳化炸药生产组分、操作工艺条件未作任