存储稳定性（共3篇）
存储稳定性 篇1
交通运输是国民经济的命脉,公路运输是交通运输的主要方式之一,因此各国都在一方面重视各级公路的建设的同时,也十分重视已铺路面的经常性的维修和养护。乳化沥青及其相关应用技术,如乳化沥青稀浆分层、冷铺冷拌及碎石分层等,已成为我国路面维护的重要手段。因其显著的经济效益和良好的技术性能,已广泛应用和推广。然而,在乳化沥青生产及使用过程中往往会出现结皮、絮凝、油水分层、聚团等不良现象,给施工与使用带来不必要麻烦。笔者从乳化设备、乳化剂、基质沥青、pH值、稳定剂、温度6个方面探讨影响乳化沥青存储稳定性的因素。
1乳化设备的影响
沥青乳液是由沥青、水、乳化剂3个基本成分组成的,沥青经过机械的强力搅拌,剪切形成微小的颗粒悬浮在乳化剂水溶液中,形成水包油状的乳状液。这种强力机械就是乳化机,它影响着沥青微粒的均细化程度,均细化程度越高,乳化沥青的贮存稳定性越好。沥青相的分散过程是通过乳化机的剪切、挤压、摩擦、膨胀扩散等作用来完成。一般采用的乳化机主要有搅拌式乳化机、均化器类乳化机、胶体磨类乳化机。前二者乳化机具有结构简单、制造容易等优点,但存在易磨损、产量少、粒度较粗等缺点,目前较少使用。而胶体磨类乳化剂通过定子、转子间高速运转产生的剪切力而起到研磨、分散作用,其乳化效果良好、粒度分布均匀,是目前广泛采用的沥青乳化设备。
2乳化剂的影响
乳化剂在乳化沥青中所占的比例较小,但其对乳化沥青的生产、贮存及施工均有较大影响。乳化剂具有两亲基团,通常认为其最关键的作用一是吸附或富集在沥青与水之间的界面上,以降低界面张力;二是赋予粒子以电荷,使粒子间产生静电斥力,或者在粒子周围形成一种稳定的保护层。
在沥青-水的界面上,乳化剂定向排列,降低沥青与水的界面张力的同时,还在沥青微滴的周围形成“界面膜”。界面膜即由密排的定向分子所组成,膜的强度较大,沥青微粒聚结需要克服较大的阻力,故能形成较为稳定的沥青乳液。
界面膜的紧密程度和强度与乳化剂在水中的浓度有密切的关系。这可以由Gibbs吸附定理来解释,即
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式中,Γ为单位面积表面与等量水溶液相比,乳化剂的过剩量;R为气体常数;T为绝对温度;r为表面张力;c为乳化剂的浓度。
从Gibbs等温吸附定理可以看出,乳化沥青体系中沥青和水两相界面上的乳化剂吸附量与表面张力、浓度和温度有关。一般在制备乳化沥青的过程中,温度变化不大,可认为是恒温过程。因此乳化剂在沥青和水界面上的吸附量主要与表面张力和浓度有关。乳化剂浓度越大,表面张力下降愈多,吸附量就愈多。所形成的界面膜就越致密,膜强度越高,所形成的沥青乳状液就愈不容易破乳聚集,则乳液稳定性就愈高。但并不是说乳化剂用量越多,就一定会使乳液界面上的吸附量越多。因为作为乳化剂的表面活性剂排满了所有乳液界面后,再增加的乳化剂就会在水中以胶束或胶团的形式存在,而溶液中乳化剂浓度却不再增加。因此在使用乳化剂时只要保持一定的浓度(在临界胶束浓度CMC之上)就足以产生致密的界面膜。因此,正确选择乳化剂适宜的用量范围,既保证了乳化液的质量和稳定性,又不会造成经济上的浪费。
3基质沥青影响
沥青是乳化沥青最基本的成分之一,占总量的50%～70%。但沥青也是石油中分子量最大,组成及结构最复杂的部分,其化学成分为饱和分、芳香分、胶质和沥青质4种。沥青复杂的化学结构组成决定着沥青乳化的难易程度。通常而言饱和分含量高和酸值低的基质沥青较难乳化。
通常认为,极稀乳液的粘度可用爱因斯坦经典粘度式表示,即
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式中,η0为分散介质的粘度,ϕ中为分散相体积分数,a称为形状因子。
对于分散相浓度大于50%的乳液,其性质严重偏离牛顿流体,在其流型曲线的直线区间,相对粘度与分散相浓度的关系可表为下式
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可以看出,乳液的粘度随分散相浓度的增加而增大。对于沥青乳液体系,当沥青确定后,沥青基乳液中沥青的含量决定乳液的分散相体积分数,从而影响沥青基乳液粘度。当沥青含量较低时,沥青基乳液粘度相对较小,当沥青含量在55%～65%范围时,乳液粘度随沥青含量大幅度增加。基质沥青的含量可以改变乳化沥青的粘度和其他性能,其含量越高,乳液的粘度越大,储存稳定性越好。但沥青含量达到约70%以上时,体系可能发生相反转,即由水包油型转变为油包水型。这点需要格外注意。
4pH值的影响
乳液pH值与其乳化稳定性和储存稳定性关系密切。乳液的pH值与其乳化稳定性和储存稳定性关系密切,不同类型的乳化剂适应的pH值范围不同,阴离子型乳化沥青需加入碱性化合物,如NaOH、KOH等,将乳液的pH值调节到10～12。对于胺型乳化剂水溶液,必须添加无机酸或有机酸才能溶于水,这是因为胺类化合物作为沥青乳化剂时必须先转化成胺盐,用不同的酸调整pH值,就能得到不同HLB值(亲水亲油平衡值)的胺盐类沥青乳化剂,其最佳pH值在3～5之间。使用季胺盐类乳化剂时,添加无机酸或有机酸,可以增强乳化剂的活性,在提高乳化沥青的乳化稳定性和储存稳定性的同时,可以降低乳化剂的用量;用季胺盐类乳化剂生产乳化沥青时,其乳液的最佳pH值为5～6。
5稳定剂的影响
稳定剂可分为无机稳定剂和有机稳定剂,两者均能提高乳液的稳定性,但是作用原理不同。
无机稳定剂包括氯化铵、氯化钙和氯化钠等无机盐类。无机稳定剂可以增大水相密度,减小与沥青相的密度差,能够增强乳液颗粒周围的双电层效应,增大电位,增加颗粒之间的相互排斥力,减缓颗粒之间的凝聚速度,提高乳化能力,改善乳液的稳定性,增强与骨料的粘附能力。有机稳定剂的作用原理是通过形成微粒表面保护膜,提高乳液稠度阻碍沥青微粒运动以减少微粒碰撞凝聚的机会来实现稳定的。
由于沥青乳液是水包油(O/W)型的胶体体系,影响乳液的稳定性主要是沥青微粒的沉降速度,微粒下沉的速度可用斯托克公式计算
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式中,g为重力加速度;ρ为分散相(沥青)的密度;ρ0为连续相(水)的密度;η为连续相粘度;r为分散相颗粒半径。
从公式看出,影响沉降速度的重要因素是沥青微粒直径,其次是分散相与散介质密度差值,还有就是分散介质粘度。当沥青微粒直径一定的情况下,减小沥青相与水相的密度差,提高乳液的粘度都可以降低沥青微粒的沉降速度,使体系保持稳定,这就是有机稳定剂的作用。
6温度影响
6.1制备过程中温度对乳化沥青稳定性的影响
生产乳化沥青要求将沥青加热到流动性很好的状态。温度一般在110～150 ℃之间,沥青标号高时温度较低,标号低时温度较高。但沥青的温度并不是越高越好,虽然温度提高会是沥青粘度减少,流动性好,容易分散。但是沥青和乳化液(绝大部分是水)混合后,沥青的热量迅速向水转移,形成大量气泡,造成乳化不良,为了防止这种现象发生,依据下式算出沥青和乳化液的温度。
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式中,A为沥青量;W为乳化液量;Ca为沥青比热;Cw为乳化液比热;Ta为沥青的温度;Tw为乳化液温度;T为乳化液沸点温度。
实际上乳化液的沸腾、发泡是局部现象,所以乳化温度必须比计算值低很多,一般的经验,Ta+Tw≤200 ℃。
6.2储存温度的影响
乳化沥青随着储存温度的升高,其稳定性越来越差,甚至会结团(块),这是由于乳液中的水分不断蒸发,温度越高,蒸发的越快。尤以表层水分散失严重,明显改变油水比,使得表层破乳结皮,从而分层结团,内部乳液在较高的温度下,沥青微粒布朗运动加快,微粒与微粒之间的碰撞机会增多,少部分乳液破乳,致使油水分离,从而影响产品质量。因此,产品生产出来后,要尽快将乳液温度降下来,避免影响产品的储存稳定性。
7结语
综上所述,乳化沥青是一种热力学不稳定体系,稳定性只是相对而言,沥青乳液的破坏终究会发生,通过分析影响乳液稳定性的因素,在乳液生产、储存、运转、使用过程中,尽量避开这些不利因素,保持乳液的相对稳定性。
参考文献
[1]虎增福.乳化沥青及稀浆分层技术[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]陈栓发,陈华鑫,郑木莲.沥青混合料设计与施工[M].北京:化学工业出版社,2006.
[3]夏少青,施来顺,曹晓新,等.新型阳离子沥青乳化剂的性能测试及研究[J].石油沥青,2003,17(2):31-35.
[4]王丽娜,范维玉,南国枝,等.沥青乳化剂及沥青乳液性能研究[J].石油大学学报:自然科学版,2002,26(6):99-101.
存储稳定性 篇2
粉状乳化炸药是由氧化剂、可燃剂和添加剂等材料, 通过一定的乳化和制粉工艺条件制备而得到的。其中, 乳胶基质制备类似于胶质状乳化炸药, 它也是通过乳化将以硝酸铵为主的氧化剂水溶液分散到与其不相溶的矿物油等可燃剂组成的油类材质中, 这种条件下形成的一种油包水型乳胶基质。乳胶基质乳化效果的好坏程度直接影响到硝酸铵晶体微粒外覆油膜的完整度、均匀度以及厚度, 这关系到成粉过程中微粒油相包覆膜结构能否保持其必要完整性, 关系到粉状乳化炸药产品的爆炸性能和稳定性能。所以, 乳胶基质制备和成粉工艺的选择对提高粉状乳化炸药的稳定性, 尤其是存储稳定性的研究过程中, 有着重要作用。
1.1 乳状液形成原理
在特定的条件下, 两种互不相容的液体, 彼此融合在一起而生成乳状液的过程, 叫做乳化。通产情况下, 乳状液的形成需要加入一定量的乳化剂, 并加入少量的分散物质, 同时需要将这些物质进行强烈的搅动, 这样可以使分散物质表面形成液滴, 而其中的乳化剂则会减小分散物表面的张力, 在微小的液滴上形成薄膜来阻止它们凝结, 从而形成乳化液。
1.2 乳状液稳定原理
乳化液之所以能达到稳定的状态, 那是因为液体在分成液滴的同时, 细微的液滴也结合成原液。但这种动态平衡必须在乳化剂的乳化作用和强烈搅动状况下才能使得互不相容的两个液体或者多种液体形成一种相对稳定的特殊乳化液。这种稳定度随着表面活性物体或者固体粉的存在而大大增加。另外由于乳化液本身就属于一种不稳定性的物品, 影响它的不稳定性的因素多, 外界环境影响复杂, 因此乳状液的稳定性还没有的一个完整的体系结构, 目前也更多地研究体系稳定性。我们可以根据影响稳定性的原因而归纳为如下几个方面:
1.2.1 降低界面张力
从热力学观点来看, 乳状液属于不稳定物质, 加入乳化剂能降低其表面张力, 从而提高其稳定性。
1.2.2 形成定向的界面薄膜
表面活性物质是由极性部分和非极性部分组成, 两者定向排列使其不饱和力场得到某种程度的平衡, 从而降低表面活性张力, 保护了乳状液, 提高了其稳定性。
1.2.3 形成分散双电层
大部分稳定的乳液液滴都带有静电, 同一物质乳液中液滴带有相同的静电, 双电层的排斥作用可以有效的防止乳液之间的碰撞, 从而提高其稳定性。
1.2.4 润湿吸附作用
固体粉末和表面活性剂一样对乳液的稳定性都有很好的作用, 它根据水和油对对固体湿润能力不同, 以及相互之间的张力不同, 使粉末聚在油水分界面, 从而形成一层类似的界面膜, 提高了其稳定性。
1.3 成粉原理
制备工业炸药与其他生产工业不同点之一便是冷却成粉。多年的研究发现表明, 制粉工艺共有三种:一, 喷雾制粉工艺便是把乳胶基质分离成微细的液滴, 再冷却固化;二, 机械粉碎成粉工艺是先冷却固化, 然后再粉碎成粉末;三, 旋转闪蒸成粉工艺是分离和冷却两者同时进行。
乳胶基质失水干燥、固化和粉化便是粉状乳化炸药的成粉过程。在外观上, 粘稠状胶制乳化炸药与刚制备好的粉状乳化炸药区别不大, 但是随着温度的降低, 其本身含水量就比较低, 这时候过饱和的硝酸铵水溶液会开始结晶, 乳胶基质开始固化, 而只有将其温度冷却到一定程度, 固化后再粉碎得到粉状乳化炸药, 因此冷却技术是关键。
喷雾制粉工艺和旋转闪蒸工业, 都是利用高温情况下进行喷雾, 而在一定的温度范围内的乳胶基质, 可以利用压缩空气将其液化成小液滴, 在液化过程还要输入冷干空气, 使液滴与空气接触, 热量在传递的过程中, 使液滴迅速降温结晶, 最后一并排出脱出的水分和原来的冷干空气。
2 粉状乳化炸药的性能设计
乳化炸药实际上是一种混合炸药, 这种炸药是为了满足爆炸需求而设计的。同时, 为了不仅发挥它的爆炸性能, 还要减少时间和环境对其存储的影响, 就必须设计其稳定性。这样, 乳化炸药才有好的存储功能。粉状乳化炸药的性能设计主要包括理论设计、配方组分确定和制备工艺条件的确定。
2.1 粉状乳化炸药的性能理论设计
根据实际要求, 粉状乳化炸药除了有水相、油相及乳化剂这些基本成分外, 还会添加其他附加物。而在一系列物质中可以提取这些组分。优化配方的组成可以使粉状乳化炸药获得良好的性能。一般来说, 乳化炸药配方优化方案的设计有以下要求:
(1) 具备炸药乳化体系的合理构成及内外相匹配组合。
(2) 零氧平衡。为了释放最多的能量和减少有毒气体的排放, 设计工业炸药的配方时, 会将各组分的配比尽可能的调整为零氧平衡。
(3) 经济性能。优化配方所需要的材料要有较低的成本, 这才会有较高的性能价格比。
(4) 生产工艺、环境污染及安全性等因素。粉状乳化炸药的爆炸性能和生产工艺的安排布置都由炸药的配方决定。
2.2 爆炸性能设计
炸药的爆速、猛度、爆压、爆温、爆容、爆热、威力、冲量、相对能量、爆轰能量等都是炸药的爆炸性能参数。而这些性能参数都是相互联系和制约的, 其中某一参数的提高, 往往会降低其他参数, 因此, 要想得到工程爆破需要的粉状乳化炸药, 提高其功效和猛度, 发挥其效率, 应该调节其爆炸参数, 使其达到一个平衡点。
2.3 感度设计
乳化炸药在外界的影响下发生爆炸、燃烧和分解等动作的难易程度就叫做感度。比如机械感度、热感度、雷管感度等均为感度的类型。乳化炸药的组成、结构、形态等各种因素不同, 不同的乳化炸药对外界也有一定的特殊选择性才能引起爆炸, 即外界不同的能量形势引起其发生爆炸的外界能量差别非常大。只有机械感度低、热感度低和雷管感度好的乳化炸药, 才能保证乳化炸药再具有良好的前提下, 乳化炸药生产、运输过程中才具有安全保障。因此, 只有通过选择合适的乳化、粉化工艺条件, 来保障乳化体系中具有高度均匀的氧化剂与可燃剂、能够产生粉状乳化炸药油包水型的围观结构和微气泡, 通过这样缓冲外界的能量作用和降低外界对其的敏感度, 从而保证所制成的乳化炸药更加可靠。下表1是通过对外界环境对炸药的敏感度测试得出的结果。
2.4 稳定性设计
保持炸药的爆炸性能前提下使其物理状态不发生明显改变的能力即为粉状乳化炸药稳定性。其中, 判断粉状乳化炸药质量好与坏重要指标之一便是其存储的稳定性, 它对粉状乳化炸药的实际应用场合和应用价值有很大的影响。粉状乳化炸药其本身就是一个热力学稳定的体系, 但在稳定性方面, 它比胶质乳化炸药更好, 由于粉状乳化炸药的主要成分是硝酸铵, 且具有较小的粒度, 因此它和硝酸铵一样具有吸潮、结块等不稳定因素。且在炸药制备过程中, 影响到乳胶基质的稳定性因素包括乳胶基质的乳化效果, 以及破坏成粉时对固化的乳胶基质造成的油膜等。随着科技的进步, 逐渐将高分子材料以及高分子聚合技术等不端引入到乳化体系中, 使乳化炸药的存储有了一个新的解决方法, 同时也使得乳化炸药在稳定性方面的研究取得了非常大的进展。其中的稳定性设计方案包括以下方案:
(1) 通过添加一定量的辅助表面活性剂来增加乳化界面的强度。
(2) 应用新型高效乳化剂。
(3) 利用高分子材料改善油相性能。
(4) 在水相中引入高分子添加剂。
(5) 采用高分子水凝胶提高乳化炸药稳定性。
3 乳化炸药存储稳定性能影响因素
影响乳化炸药存储稳定性的因素多种多样, 主要有氧气、硝酸铵与硝酸钠含量、油相关材料、水含量、乳化剂等等。下面简单介绍几个影响乳化炸药存储稳定性能的主要因素:
(1) 氧平衡的影响。炸药爆炸的基本原则便是氧平衡, 根据这个原则不断调整各比例成分, 以达到氧平衡的目的, 从而达到提高乳化炸药的存储稳定性。
(2) 硝酸铵与硝酸钠含量的影响。硝酸铵和硝酸钠含量的变化对乳化炸药的存储有一定的影响, 主要是因为两者含量的不同变化而引起水相析晶点的不同。如果硝酸铵的含量增多, 炸药的爆热、爆容爆速、能量会也会有一定的, 但对硝酸钠含量会大于对爆速的影响。
(3) 水含量的影响。炸药的爆炸性能随着炸药组分中水含量的增加而减少, 但是水含量对其稳定性的影响不大, 理论上说, 炸药水含量增加, 其稳定性也随着增加。
(4) 乳化剂的影响。在一定范围内, 乳化炸药乳化剂的含量增加, 其稳定性也随着增加, 同时随着乳化剂的含量的增多, 乳化炸药的爆炸速度也会有所提高。但当乳化剂的含量超过这个范围后, 乳化剂对炸药的稳定性和爆炸速度的影响不大。
在优选的乳化工艺的前提下, 以优选配方制成粉状乳化炸药样品, 利用高低温循环法分别对试制样品的贮存稳定性能进行测试 (表2) 。
4 总结
乳化炸药存储稳定性的评判方法多种多样, 好的乳化炸药就应该具备良好的稳定性, 本文在对乳化炸药进行了初步介绍的基础上对乳化炸药的设计进行了理论阐述, 最后文章就乳化炸药的存储稳定性影响因素进行了分析, 提出了怎样提高乳化炸药的存储稳定性。
摘要：粉状乳化炸药是在20世纪90年代出现的一种新型工业炸药, 它既有粉状炸药易于储存, 又有乳化炸药具较强的爆炸性能的优点。因此, 很快它便得到了广泛的使用, 但不足的是, 这种炸药在使用的过程中容易出现脱壳和缩头的现象, 这使得它的性能有所下降。所以如何提高粉状乳化炸药存储的稳定性才是促进其快速发展的关键所在。
存储稳定性 篇3
环翠区是山东省威海市唯一的市辖区, 是威海市政治、经济和文化中心。威海市环翠教育局辖属初中11所、小学21所、幼儿园7所。为适应信息时代的发展和现代培训方式的要求, 威海市环翠教育局决定进行录播系统建设, 在教育局高层的全方位调研下, 决定购置14台方正圆明MR200 3220服务器。
“由于录播系统的特殊性, 所需的服务器在存储容量和存储访问速度上有严苛的要求”, 威海市环翠教育局相关同志介绍道, “经过多方考察与样机测试, 我们最终选择了方正圆明MR200 3220服务器, 它强大的存储以及超高的运算能力在多种样机中脱颖而出。”
“后续的使用也很让人满意”, 该同志在谈论使用效果时说到, “我们一直都非常重视网络研训平台建设, 此次, 录播系统的建设使环翠区的整体教育水平提高了一个层次。通过方正圆明MR200 3220服务器的整合同步录制, 优秀课件可用来对外直播、存储、后期编辑、点播等, 方便资源共享, 使教学资源最大化, 同时, 新颖的教学方式也调动了受教者的学习热情。”
值得一提的是, 威海市环翠教育局不仅把以方正圆明MR200 3220服务器为支撑的录播系统教学应用在各中小学课堂上, 而且在党课的学习上、党政干部的培训上, 录播系统也起到了不可或缺的作用。可见, 由高效服务器支撑的录播系统有着非常广阔的市场潜力, 以强劲的存储带动最大化优质教学资源是每个教学系统所追求的目标。
据了解, 方正圆明MR200 3220服务器是方正圆明服务器里的一款明星产品, 无论在配置上还是参数上都很适合教育系统的需求。作为一款典型的2U型机架式服务器, 方正圆明MR200 3220服务器标配硬盘容量为900GB, 拥有集成双千兆网卡的网络控制器, 最大支持6块SAS热插拔硬盘, 内置DVD-RW光驱, 超大存储承载了运算速度需求的同时, 也满足了录播系统的要求。
“这次的采购是为满足录播方要求而实施的, 作为我们整个录播方案中的关键一环, 方正圆明MR200 3220服务器的应用情况影响到整个方案的效果。”该同志介绍说, “采购近3个月来, 方正圆明MR200 3220服务器一直运行稳定, 在速度方面也非常令人满意。”