一种耐热防结块硝酸铵的制备方法 |
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| 申请号 | CN201810996725.9 | 申请日 | 2018-08-29 | 公开(公告)号 | CN109020771A | 公开(公告)日 | 2018-12-18 |
| 申请人 | 佛山朝鸿新材料科技有限公司; | 发明人 | 刘菊花; 张鑫; 史志新; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种耐热防结 块 硝酸 铵的制备方法，属于含能材料技术领域。本发明通过 氨 甲基聚苯乙烯 树脂 和异氰尿酸三缩 水 甘油酯结合作为硝酸铵的包覆材料，通过 真空 结晶 造粒 制备出耐热防结块硝酸铵，真空结晶是特定条件下的再结晶过程，伴随降温和浓缩两过程发生结晶，在真空条件下，溶液沸点下降，利用溶液本身潜能进行自 蒸发 ，而使溶液浓度提高和 温度 降低，于是溶液进入过饱和状态，导致迅速析出结晶，结晶生成过程中使溶液过 饱和度 下降，并伴随释放结晶热，又促使溶液蒸发进行，这样溶液在不断蒸发，不断产生结晶，最终完全利用结晶热蒸发全部水分而得到干燥的硝酸铵；本发明制备的耐热防结块硝酸铵，吸湿率低，热感度高，具有广阔的市场前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种耐热防结块硝酸铵的制备方法，其特征在于具体步骤为： |
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| 说明书全文 | 一种耐热防结块硝酸铵的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种耐热防结块硝酸铵的制备方法，属于含能材料技术领域。 背景技术[0002] 硝酸铵是一种最易得到和最便宜的氧化剂。作为含能材料，它具有氧平衡高(OB＝+20%)、燃烧无烟、感度低等优点。硝酸铵基的发射药具有弹道性能好、火药力高、燃烧温度低等特点。硝酸铵基的推进剂具有燃烧无烟、燃气特征信号低、低污染等特点。作为火药中的氧化剂，硝酸铵最大的优势就是安全性能好。其撞击感度和摩擦感度极低，在压力为4.35MPa、90°摆角下，摩擦感度爆炸百分比为零，压柱负荷至36kgf也无反应；对于撞击感度，用10kg落锤，落高2m也不发生反应。枪击感度也极低，枪弹射击实验100%不反应。在热感度试验中，硝酸铵的5s爆发点达到了475℃，高于TNT的465℃。所以，在目前大力发展低易损性弹药的背景下，硝酸铵再次成为了研究的热点。 [0003] 然而，作为火药中的氧化剂，硝酸铵也有一些严重的缺陷，例如点火性能差、燃烧速低和吸湿性高，导致其应用受到很大限制。通常，以硝酸铵为氧化剂的推进剂燃速约为1mm/s，维持燃烧的最低压力约为5MPa。如此低的燃速会导致发动机的推力很低，火箭(或导弹)的飞行速度低；并且过高的燃烧压力将导致燃烧室的材料强度必须提高，增加了发动机的设计难度。另外，硝酸铵具有强吸湿性，极易溶于水。其晶体表面具有多毛细孔状结构，具有较大的比表面和剩余应力场，这就使硝酸铵对水分子具有很强的吸附作用。所以，在使用硝酸铵时，必须对其进行防水处理。 [0004] 解决硝酸铵燃烧性能差的一个关键的方法就是将其超细化。硝酸铵超细化后其燃速会大幅度增加，维持燃烧的压强也会显著降低。目前，细化硝酸铵的方法主要是气流粉碎法。气流粉碎可以将硝酸铵粉碎至10μm以下。但气流粉碎硝酸铵的危险性很高。硝酸铵在高速气流的带动下撞击到靶板时很容易引起爆炸。而且，气流粉碎过程中的静电积累也容易引起硝酸铵爆炸。所以，气流粉碎法制备超细硝酸铵并没有被推广。另外，降低硝酸铵吸湿性的方法主要是表面包覆。这类报道很多。然而，这些研究都是针对大颗粒硝酸铵展开的，对超细的硝酸铵不完全适用。而超细硝酸铵的吸湿性远大于大颗粒的硝酸铵，因此必须采用更好的防吸湿方法来阻止超细硝酸铵在空气中结块的现象。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题：针对现有硝酸铵点火性能差、燃烧速低和吸湿性高的问题，提供了一种耐热防结块硝酸铵的制备方法。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：（1）按重量份数计，分别称取30～50份氨甲基聚苯乙烯树脂、20～30份异氰尿酸三缩水甘油酯、40～70份二氯甲烷、6～12份三乙胺、1～10份无水碳酸钾，将氨甲基聚苯乙烯树脂和二氯甲烷混合均匀，静置1～2h，得悬浊液，依次加入三乙胺和无水碳酸钾，搅拌处理，得混合液，加入异氰尿酸三缩水甘油酯，将混合液水浴加热回流处理，冷却至室温，过滤得滤渣，将滤渣进行洗涤干燥处理，冷却至室温，即得包覆材料； （2）按重量份数计，分别称取40～70份硝酸铵、30～50份包覆材料、4～7份去离子水、10～20份表面活性剂，将硝酸铵和去离子水混合均匀，得复合物，加入表面活性剂，搅拌处理，得共混物，加入包覆材料，继续搅拌2～4h，得前驱体，将前驱体置于转筒造粒机中造粒处理，得耐热防结块硝酸铵。 [0007] 步骤（1）所述的搅拌处理为室温下在搅拌速度为60～80r/min下搅拌3～5h。 [0008] 步骤（1）所述的水浴加热回流处理为将混合液在130～150℃下水浴加热回流60～90min。 [0009] 步骤（1）所述的洗涤干燥处理为依次用乙醚和四氢呋喃清洗滤渣1～2次，得清洗滤渣，在温度为40～60℃下干燥至恒重。 [0011] 步骤（2）所述的搅拌处理为在搅拌速度为200～300r/min下搅拌20～40min。 [0013] 本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明通过氨甲基聚苯乙烯树脂和异氰尿酸三缩水甘油酯结合作为硝酸铵的包覆材料，通过真空结晶造粒制备出耐热防结块硝酸铵，异氰尿酸三缩水甘油酯是一种结晶状的杂环环氧化合物，三个环氧基很活泼，能与聚酯树脂中羟基进行高密度交联。杂环又很稳定，具有优良的耐热性、耐候性、耐光性、耐腐蚀性、耐化学药品性和机械性能，聚苯乙烯树脂燃烧性能好，易燃，离火后继续燃烧，使得制备的包覆材料耐热性好，且易燃烧；真空结晶是特定条件下的再结晶过程，伴随降温和浓缩两过程发生结晶，当硝酸铵溶液进入真空结晶机后，在真空条件下，溶液沸点下降，利用溶液本身潜能进行自蒸发，而使溶液浓度提高和温度降低，于是溶液进入过饱和状态，导致迅速析出结晶，结晶生成过程中使溶液过饱和度下降，并伴随释放结晶热，又促使溶液蒸发进行，这样溶液在不断蒸发，不断产生结晶，最终完全利用结晶热蒸发全部水分而得到干燥的硝酸铵； （2）本发明中加入的表面活性剂具有特殊的两亲结构，当它作用于溶液中，溶质分子可以以“胶束”形式定向有序地排列，溶液的表面张力降低，当它作用于析晶过程可以有效地控制析晶方向，当它作用于颗粒表面可以有效地改善颗粒的表面特性，表面活性剂易于吸附在新生硝酸铵晶体表面上，使结块性显著降低和吸湿性改善。 具体实施方式[0014] 按重量份数计，分别称取30～50份氨甲基聚苯乙烯树脂、20～30份异氰尿酸三缩水甘油酯、40～70份二氯甲烷、6～12份三乙胺、1～10份无水碳酸钾，将氨甲基聚苯乙烯树脂和二氯甲烷混合均匀，静置1～2h，得悬浊液，依次加入三乙胺和无水碳酸钾，室温下在搅拌速度为60～80r/min下搅拌3～5h，得混合液，加入异氰尿酸三缩水甘油酯，将混合液在130～150℃下水浴加热回流60～90min，冷却至室温，过滤得滤渣，依次用乙醚和四氢呋喃清洗滤渣1～2次，得清洗滤渣，在温度为40～60℃下干燥至恒重，冷却至室温，即得包覆材料；按重量份数计，分别称取40～70份硝酸铵、30～50份包覆材料、4～7份去离子水、10～20份表面活性剂，将硝酸铵和去离子水混合均匀，得复合物，加入表面活性剂，在搅拌速度为 200～300r/min下搅拌20～40min，得共混物，加入包覆材料，继续搅拌2～4h，得前驱体，将前驱体置于转筒造粒机中造粒处理，得耐热防结块硝酸铵；所述的造粒处理条件为：转速为 20～40r/min，真空度为0.085～0.098MPa，时间为8～12min，温度为110～130℃。 [0015] 实例1按重量份数计，分别称取30份氨甲基聚苯乙烯树脂、20份异氰尿酸三缩水甘油酯、40份二氯甲烷、6份三乙胺、1份无水碳酸钾，将氨甲基聚苯乙烯树脂和二氯甲烷混合均匀，静置 1h，得悬浊液，依次加入三乙胺和无水碳酸钾，室温下在搅拌速度为60r/min下搅拌3h，得混合液，加入异氰尿酸三缩水甘油酯，将混合液在130℃下水浴加热回流60min，冷却至室温，过滤得滤渣，依次用乙醚和四氢呋喃清洗滤渣1次，得清洗滤渣，在温度为40℃下干燥至恒重，冷却至室温，即得包覆材料；按重量份数计，分别称取40份硝酸铵、30份包覆材料、4份去离子水、10份表面活性剂，将硝酸铵和去离子水混合均匀，得复合物，加入表面活性剂，在搅拌速度为200r/min下搅拌20min，得共混物，加入包覆材料，继续搅拌2h，得前驱体，将前驱体置于转筒造粒机中造粒处理，得耐热防结块硝酸铵；所述的造粒处理条件为：转速为20r/min，真空度为0.085MPa，时间为8min，温度为110℃。 [0016] 实例2按重量份数计，分别称取40份氨甲基聚苯乙烯树脂、25份异氰尿酸三缩水甘油酯、55份二氯甲烷、9份三乙胺、6份无水碳酸钾，将氨甲基聚苯乙烯树脂和二氯甲烷混合均匀，静置 1.5h，得悬浊液，依次加入三乙胺和无水碳酸钾，室温下在搅拌速度为70r/min下搅拌4h，得混合液，加入异氰尿酸三缩水甘油酯，将混合液在140℃下水浴加热回流75min，冷却至室温，过滤得滤渣，依次用乙醚和四氢呋喃清洗滤渣1次，得清洗滤渣，在温度为50℃下干燥至恒重，冷却至室温，即得包覆材料；按重量份数计，分别称取55份硝酸铵、40份包覆材料、6份去离子水、15份表面活性剂，将硝酸铵和去离子水混合均匀，得复合物，加入表面活性剂，在搅拌速度为250r/min下搅拌30min，得共混物，加入包覆材料，继续搅拌3h，得前驱体，将前驱体置于转筒造粒机中造粒处理，得耐热防结块硝酸铵；所述的造粒处理条件为：转速为 30r/min，真空度为0.091MPa，时间为10min，温度为120℃。 [0017] 实例3按重量份数计，分别称取50份氨甲基聚苯乙烯树脂、30份异氰尿酸三缩水甘油酯、70份二氯甲烷、12份三乙胺、10份无水碳酸钾，将氨甲基聚苯乙烯树脂和二氯甲烷混合均匀，静置2h，得悬浊液，依次加入三乙胺和无水碳酸钾，室温下在搅拌速度为80r/min下搅拌5h，得混合液，加入异氰尿酸三缩水甘油酯，将混合液在150℃下水浴加热回流90min，冷却至室温，过滤得滤渣，依次用乙醚和四氢呋喃清洗滤渣2次，得清洗滤渣，在温度为60℃下干燥至恒重，冷却至室温，即得包覆材料；按重量份数计，分别称取70份硝酸铵、50份包覆材料、7份去离子水、20份表面活性剂，将硝酸铵和去离子水混合均匀，得复合物，加入表面活性剂，在搅拌速度为300r/min下搅拌40min，得共混物，加入包覆材料，继续搅拌4h，得前驱体，将前驱体置于转筒造粒机中造粒处理，得耐热防结块硝酸铵；所述的造粒处理条件为：转速为 40r/min，真空度为0.098MPa，时间为12min，温度为130℃。 [0018] 将本发明制备的耐热防结块硝酸铵及市售的硝酸铵进行检测，具体检测结果如下表表1：检测方法： （1）本发明吸湿率测试根据国军标《炸药试验方法》(GJB772A-97)方法404.2中吸湿反应器平衡法进行。 [0019] （2）本发明热感度测试根据国军标《炸药试验方法》(GJB772A-97)方法606.1中爆发点5s延期法进行。 [0020] 具体检测结果见表1.表1耐热防结块硝酸铵性能表征 由表1可知本发明制备的耐热防结块硝酸铵，吸湿率低，热感度高，综合性能优异，具有广阔的市场价值和应用前景。 |
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