CN102432408A - 氢化钛型储氢乳化*** - Google Patents

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Abstract

本发明属于***制备技术领域，具体涉及使用储氢物质制备的乳化***。该***组分包括乳化基质和敏化剂，所述敏化剂是氢化钛，其质量占氢化钛型储氢乳化***总质量的0.6-8%，氢化钛纯度大于等于95%。在引爆过程中，部分氢化钛与乳化基质内水产生化学反应，释放少量氢气，对乳化基质起到一定的发泡效果，并使乳化基质起爆，起到敏化剂作用。同时其余的氢化钛在乳化基质和氢气泡反应产生的高温作用下发生热分解，迅速释放氢气，氢气继续参与乳化基质的爆轰反应，使输出能量中包含了乳化基质和氢化钛共同释放的能量。本发明的氢化钛型储氢乳化***具有输出***压力低、冲量大、衰减时间长、能量高的特点。

Description

氢化钛型储氢乳化***
技术领域
       本发明属于***制备技术领域，具体涉及使用储氢物质制备的乳化***。
背景技术
乳化***生产过程中W/O型的乳状液称为乳化基质，它是构成乳化***的基本体，具有较好的稳定性和潜在的爆轰性能。乳化基质中的硝酸铵水相溶液(氧化剂)在油相溶液(可燃剂)中被分散成极小的微粒，其核为过饱和无机盐溶液，外包一层极薄但强度较高的油膜，呈现较高的粘稠度。乳化基质是未敏化的乳化***，它的密度较大，需要很大的起爆能量，并且传爆非常困难，因此，在制备乳化***的过程中，必须通过物理或化学方法加以敏化，利用***中空气的绝热压缩和“热点”特性，在乳胶基质中均匀分布大量微小气泡，产生***起爆感度，才能成为乳化***。乳化***受到外界能量作用时，由于气泡的敏化作用而使***发生***。需要指出的是，现有技术中，无论是利用物理敏化中的玻璃微球敏化法，还是利用化学敏化中加入的发泡剂，“敏化”过程所添加的物质主要起到增加乳化基质内“热点”的作用，对乳化***的爆轰能量没有贡献。乳化***虽然具有优异的做功能力，其猛度甚至高于TNT，但水下***实验表明，它的***冲击波峰值、冲量、能量等指标较小。这说明乳化***在输出能量方面略显不足，需要在这方面做出改进。
储氢材料是一种新型含能材料，在一定条件下会释放出氢。氢具有较高的能量密度：同液态碳氢燃料相比，是其三倍；而且它同氧气作用时，唯一产物是水，不产生任何污染。贮氢合金是20世纪60年代末开发的新型功能材料，具有贮氢密度大的特点。主要的金属氢化物储氢材料有镁系列、钛铁系列、镧镍系列和锆系列。
钛系金属氢化物被认为是很有应用前景的储氢材料。钛系氢化物的贮氢量在1.8%～4.0%,钛元素在自然界中含量丰富, 价格便宜, 其氢化物的分解压强仅为几个大气压，适合在工业生产中大规模应用， 
目前，尚未发现在乳化***技术中使用储氢材料钛系金属氢化物作为敏化材料的报道。
发明内容
       本发明的目的是：将金属氢化物氢化钛作为乳化***的敏化材料，在保证乳化***起爆感度的前提下，提高乳化***的爆轰性能。
本发明的技术方案如下：
本发明的氢化钛型储氢乳化***，其组分包括乳化基质和敏化剂，其特征在于，所述敏化剂是氢化钛，其中，氢化钛的质量占氢化钛型储氢乳化***总质量（氢化钛+乳化基质）的0.6-8%，所述氢化钛为纯度大于等于95%的粉末。 
所述乳化基质的配方与现有乳化***中常用的乳化基质相同，如：硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、尿素、水、蜡、松香、山梨糖醇单油酸酯、乳化剂等；。
本发明的氢化钛型储氢乳化***的制备方法与现有技术中添加物理敏化剂玻璃微球的制备方法相同：在乳化基质中加入氢化钛后，使用搅拌器连续搅拌，使混合均匀，再放置7小时以上时间即成。
本发明所添加的氢化钛在乳化基质内分布均匀，在引爆过程中，部分氢化钛与乳化基质内水产生化学反应，释放少量氢气，所释放的氢气被乳化基质包裹，形成分散分布的氢气泡，氢气对乳化基质起到一定的发泡效果。同时，乳化基质内的氢气泡和氢化钛颗粒形成一个个“热点”，增加了乳化基质的***感度，使乳化基质能够被***起爆，这时的氢化钛起到敏化剂作用。当混合氢化钛的乳化基质被***起爆后，冲击波压缩热点和氢气泡，热点处和氢气泡处的乳化基质温度升高，乳化基质和氢气泡被迅速起爆，其余的氢化钛在乳化基质和氢气泡反应产生的高温作用下发生热分解，迅速释放氢气，氢气继续参与乳化基质的爆轰反应。已发生的爆轰反应维持乳化基质、氢气泡、氢化钛不断持续发生以上过程，即实现了氢化钛型乳化基质***的爆轰。从反应过程可见，加入氢化钛的乳化基质被起爆后，输出能量中包含了乳化基质和氢化钛共同释放的能量。
与传统的物理敏化材料玻璃微球相比，由于同等质量的氢化钛体积要小很多，因此其整体体积会有所减小，且价格便宜。与化学敏化材料相比，本发明也解决了化学敏化的乳化***在运输和装药过程中，因挤压和震动导致***内小气泡的破坏而造成的爆轰性能下降的问题。
氢化钛型乳化基质***可作为一种性能优异的乳化***使用。实验表明：本发明的氢化钛型储氢乳化***具有输出***压力低、冲量大、衰减时间长、能量高的特点。这将使其在特定场合有非常好的应用前景。例如，在岩石开采过程中，通过控制乳化***中氢化钛的含量使得爆轰气体压力小于岩石极限抗压强度，不破坏岩石结构，不造成岩石裂纹，使得岩体在低爆压气体膨胀作用下，沿岩石自身的天然节理、层理或设计预定的滑坡道胀裂错动、位移，形成荒料的大块岩石。
以下通过实施例作进一步描述。
附图说明
   图1是本发明实施例1氢化钛含量2%的储氢乳化***进行水下***测试得到的冲击波曲线图。
   图2是玻璃微球含量4%的乳化***进行水下***测试得到的冲击波曲线图。
   图3是本发明实施例2氢化钛含量4%的储氢乳化***进行水下***测试得到的冲击波曲线图。  
图4是本发明实施例3氢化钛含量6%的储氢乳化***进行水下***测试得到的冲击波曲线图。
具体实施方式
实施例1：
氢化钛和乳化基质总质量50g，氢化钛含量为总质量的2%（=1 g）。向乳化基质添加氢化钛后，使用搅拌器连续搅拌30分钟，放置10小时后进行水下***测试。
所使用的乳化基质配方与现有技术相同，基本配方见表1。
表1 实施例1所使用的乳化基质配方
组分 硝酸盐 水 Span-80 复合油相 其他
含量 78 15 2 4 1
为了进行对比实验，使用乳化***生产中常规敏化剂玻璃微球对该乳化***基质进行敏化。已有实验表明：当玻璃微球含量为4%时，乳化***输出能量最大。因此本实施例制作时，乳化基质和玻璃微球总质量为50g，玻璃微球含量为总质量的4%(=2 g)。其使用的乳化基质种类与表1相同。向乳化基质添加玻璃微球后，使用搅拌器连续搅拌45分钟，放置10小时后进行水下***测试。
水下***测试中，2%(W/W)氢化钛的乳化基质***的冲击波曲线见图1，4%（W/W）玻璃微球乳化***的冲击波曲线见图2。图中：横坐标表示时间(单位：s)，纵坐标表示压力(单位：MPa)，水下***冲击波曲线由示波器记录。各种测试参数见表2，表2中数据均从冲击波曲线上读取。
表2 实施例1水下***冲击波爆轰参数
配方(质量比) 峰值压力MPa 衰减时间us 冲量Pa·s 能流密度J/m2
乳化基质:氢化钛=98:2 8.56 51.87 623.10 1946.7
乳化基质:玻璃微球=96:4 10.35 37.08 588.34 2137.2
注：能流密度计算公式：                                                
Figure 963696DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 880836DEST_PATH_IMAGE002
是衰减常数。
从表2可见，本发明的氢化钛型储氢乳化***的峰值压力小于玻璃微球的乳化***，但衰减时间、冲量均大于后者。也就是说，氢化钛虽然降低了乳化***水下***的冲击波峰值压力，但是其二次反应可以提高***场的温度及持续时间，对提高乳化***毁伤效应具有积极作用。
实施例2：
氢化钛和乳化基质总质量50g，氢化钛含量为总质量的4%（=2 g）。向乳化基质添加氢化钛后，使用搅拌器连续搅拌25分钟，放置48小时后进行水下***测试。冲击波曲线见图3。
所使用的乳化基质配方与现有技术相同，具体见表3。
表3 实施例2所使用的乳化基质配方
组分 硝酸盐 水 LZ2731 复合油相 其他
含量 77 16 2 4 1
   水下***测试中，得到的冲击波曲线见图3。图中：横坐标表示时间(单位：s)，纵坐标表示压力(单位：MPa)，水下***冲击波曲线由示波器记录。各测试参数见表4，表4中数据均从冲击波曲线上读取。表4中还列出了使用玻璃微球作为敏化剂的常规乳化***（乳化基质具体配方、放置时间同本例）的水下***的测试数据，以方便比较。
表4 实施例2水下***冲击波爆轰参数
配方(质量比) 峰值压力MPa 衰减时间us 冲量Pa·s 能流密度J/m2
乳化基质:氢化钛=96:4 10.22 43.91 604.64 1759.84
乳化基质:玻璃微球=96:4 10.35 37.08 588.34 2137.2
从表4可见，氢化钛型储氢乳化***的峰值压力略小于含玻璃微球的乳化***压力峰值，但衰减时间、冲量均大于后者。氢化钛虽然降低了乳化***水下***的冲击波峰值压力，但是其二次反应可以提高***场的温度及持续时间，对提高乳化***毁伤效应具有积极作用。
实施例3：
氢化钛和乳化基质总质量50g，氢化钛含量为总质量的6%（=3g）。向乳化基质添加氢化钛后，使用搅拌器连续搅拌25分钟，放置25天后进行水下***测试。得到的冲击波曲线见图4。
所使用的乳化基质配方与现有技术相同，具体见表5。
表5 实施例3所使用的乳化基质配方
组分 硝酸盐 水 LZ2731 复合油相 其他
含量 77 16 2 4 1
   水下***测试中，得到的冲击波曲线见图4。图中：横坐标表示时间(单位：s)，纵坐标表示压力(单位：MPa)，水下***冲击波曲线由示波器记录。各测试参数见表6，表6中数据均从冲击波曲线上读取。表6中还列出了使用玻璃微球作为敏化剂的常规乳化***（乳化基质具体配方、放置时间同本例）的水下***的测试数据，以方便比较。
表6 实施例3水下***冲击波爆轰参数
配方(质量比) 峰值压力MPa 衰减时间us 冲量Pa·s 能流密度J/m2
乳化基质:氢化钛=94:6 7.90 67.13 728.80 2435.6
乳化基质:玻璃微球=96:4 10.35 37.08 588.34 2137.2
对比表2、4、6可以看出，本发明的氢化型储氢乳钛化***中，氢化钛乳化基质***的水下***压力与氢化钛含量并非线性关系。当氢化钛质量含量在6%左右时，其冲量和能流密度最大，但峰值压力却最低，同时衰减时间也达到最大值，接近使用玻璃微球作为敏化剂的常规乳化***的2倍，这非常符合某些特定场合的需要。
以上各实施例中的氢化钛为纯度大于95%的粉末，粒度在1-40μm ，粉末颗粒为不规则多面体形，由市场购得；配置乳化基质的各种原料也均由市场购得。

Claims (1)

1.一种氢化钛型储氢乳化***，其组分包括乳化基质和敏化剂，其特征在于，所述敏化剂是氢化钛，其中，氢化钛的质量占氢化钛型储氢乳化***总质量的0.6-8%，所述氢化钛为纯度大于等于95%的粉末。
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