CN101973947A - 一种用结晶控制技术制备球形化黑索今的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球形化黑索今的制备方法，包括：(1)将溶剂和RDX加入结晶釜中，加热升温溶解，然后加结晶控制剂亚甲基硝铵、硝基乙烷或丙三醇；(2)降温至70－80℃时不加或加入晶种，保温10-20min；(3)降温至室温(20-25℃)。所得RDX的松装密度较未处理前增加15-45％，石蜡混合体系的粘度下降20-50％，感度(H50值)下降20-50％。

Description

一种用结晶控制技术制备球形化黑索今的方法
技术领域
本发明涉及一种球形化黑索今(RDX)的制备方法，具体涉及一种采用结晶控制技术制备球形化黑索今的方法。
背景技术
球形化晶体与其它形状如棱柱状、针状、棒状晶体相比，有较好的堆积效果，加工过程中与液体溶剂或高分子粘液混合时具有很好的流动性，加工成型性能更好。
含能化合物晶体的形状影响到感度及其堆积密度，球形的晶体在加工成含能材料的过程中具有很好的加工性能，且具有较好的安全性，加工的制件具有更好的爆炸性能和低的感度。用球形化的RDX与其它高分子粘结材料、添加剂等成分制成含能材料时，可以起到提含能化合物的固含量、提高其能量，改善含能材料的加工性能等作用。
Antoine E.D.M.van der Heijden和Richard H.B.Bouma(Crystallizationand Characterization of RDX，HMX，and CL-20.CRYSTAL GROWTH &DESIGN，2004，Vol.4，NO.5：999～1007)报道了用含水环己酮重结晶RDX可以改善RDX晶体的球形化效果，并分析了少量水对于环己酮重结晶RDX的影响作用。
本发明采用结晶控制剂对RDX的结晶过程进行控制，使结晶得到的RDX晶体具有可控的粒度及分布、晶体具有更规则的球形化形状，具有更高的堆密度和加工性能，同时RDX晶体的内部缺陷更少，因而具有更低的感度。
发明内容
本发明涉及一种球形化黑索今的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将溶剂和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX的量比为1000ml∶200～300g，加热升温至80-90℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.1-0.6％的结晶控制剂亚甲基硝铵、硝基乙烷或丙三醇；
(2)以3-5℃/分钟的速率降温至70～80℃时不加或加入重量为RDX初始量5％的晶种，保持搅拌转速为200～450r/min，保温10-20min；
(3)以1-5℃/分钟的速率降温至室温(20-25℃)，搅拌速率为200～450r/min，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。
本发明中使用的RDX是工厂出产的符合使用标准的产品，在经过处理以后，RDX形状变得更规则，与不加结晶控制剂结晶相比，具有更少的棱角，具有球形化的形状，用同级别粒度及粒度分布的RDX进行测试，测得RDX的松装密度较未处理前增加15-45％，球形化RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降20-50％，感度(H50值)下降20-50％。球形化处理前后的RDX晶体颗粒用光学显微镜表征其外观形貌。处理之前的RDX晶体颗粒如附图1所示，晶体粒子不是很规则，呈现块状，有较多的棱角。球形化处理后的RDX晶体几乎没有棱角，形状也显得规则，呈现球形。球形化处理后的RDX具有了规则的形状。
本发明中使用了微量的结晶控制剂，来改变RDX结晶过程，抑制RDX晶体的结晶过程，使结晶过程中缺陷(空洞、位错、晶间包夹物等)减少，从而提高了晶体的质量，降低了RDX的机械感度。但是，通过高效液相测定重结晶前后RDX的化学纯度没有降低，即结晶控制剂并没有影响RDX的化学纯度。使用结晶控制剂及合适的结晶工艺(溶剂与RDX料比、降温速率、搅拌速率等)进行RDX重结晶，不但可以改变RDX的晶体形状，提高其加工性能、堆积性能，还可以提高其晶体质量，减少晶体缺陷，降低感度。
附图说明
图1为重结晶处理之前的RDX粒子的形貌。
图2为使用结晶控制技术处理之后的RDX粒子的形貌。
具体实施方案
在本发明一个具体实施方案中，将溶剂环己酮和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX的量比为1000ml∶200～300g，加热升温至80-90℃使RDX完全溶解，所述溶剂为环己酮，然后加入重量为RDX初始量0.1-0.6％的结晶控制剂亚甲基硝铵、硝基乙烷或丙三醇；再以3-5℃/分钟的速率降温至70～80℃时加入重量为RDX初始量5％的晶种，保持搅拌转速为200～250r/min，保温10-20min；最后，搅拌速率为200～250r/min，以1-5℃/分钟的速率降温至室温(20-25℃)，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。用同级别粒度及粒度分布的重结晶前后RDX进行测试，测得RDX的松装密度较未处理前增加15-45％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降20-50％，感度(H50值)下降20-50％。
在本发明另一个具体实施方案中，将溶剂环己酮和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX的量比为1000ml∶250～300g，加热升温至85-90℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.2-0.3％的结晶控制剂亚甲基硝铵或硝基乙烷；再以3-5℃/分钟的速率降温至70～80℃时加入重量为RDX初始量5％的晶种，保持搅拌转速为200～250r/min，保温10-20min；最后以2-5℃/分钟的速率降温至室温(20-25℃)，搅拌转速为200～250r/min，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。用同级别粒度及粒度分布的重结晶前后RDX进行测试，测得RDX的松装密度较未处理前增加25-45％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降30-50％，感度(H50值)下降30-50％。
在本发明一个具体实施方案中，将溶剂环己酮和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX  的量比为1000ml∶200～300g，加热升温至80-90℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.1-0.6％的结晶控制剂亚甲基硝铵、硝基乙烷或丙三醇；再以3-5℃/分钟的速率降温至70～80℃，保持搅拌转速为200～450r/min，保温10-20min；最后以1-5℃/分钟的速率降温至室温(20-25℃)，保持搅拌转速为200～450r/min，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。测得RDX的松装密度较未处理前增加20-45％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降30-50％，感度(H50值)下降20-50％。
在本发明再一个具体实施方案中，将溶剂环己酮和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX的量比为1000ml∶200～300g，加热升温至80-90℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.1-0.3％的结晶控制剂亚甲基硝铵或硝基乙烷；再以3-5℃/分钟的速率降温至70～80℃，加入重量为RDX初始量5％的晶种，保持搅拌转速为200～450r/min，保温10-20min；最后以1-5℃/分钟的速率降温至室温(20-25℃)，保持搅拌转速为200～450r/min，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。测得RDX的松装密度较未处理前增加20-45％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降30-50％，感度(H50值)下降20-50％。
本发明中所述的室温是在20℃～25℃，搅拌、过滤工艺没有特殊的要求，使用本领域常用的设备和方法。本发明中的粒度是通过激光粒度仪进行测定的，其中平均粒度是测试结果中给出的体积平均粒度。本发明中的粘度是用旋转式粘度计测定，具体的方法是将50克RDX样品与100毫升液体石蜡进行混合，测定RDX与石蜡混合体系的粘度，用球形化RDX-石蜡混合体系粘度相对球形化前RDX-石蜡混合体系粘度的降低来定量表征球形化后的效果。感度测试方法按GJB 772A-97所规定方法，用Cast落锤仪按升降法测RDX的特性落高H50。落锤质量为5±0.005Kg，药品为50±1mg。测定温度为15～26℃，湿度为20％～22％。
为了更好理解本发明，以下列出几个具体的实施例，而不是用来限制本发明。
实施例
实施例1
在室温下将1000ml溶剂环己酮和200克RDX加入结晶釜中，加热升温至80℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.2克的结晶控制剂丙三醇；再以3℃/分钟的速率降温至70℃时加入重量为RDX初始量5％的RDX晶种，保持搅拌转速为200rpm，保温10min；最后以5℃/分钟的速率降温至室温25℃，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。用同级别粒度及粒度分布的重结晶前后RDX进行测试，测得RDX的松装密度较未处理前增加15％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降20％，感度(H50值)下降20％。
实施例2
在室温下将1000ml溶剂环己酮和200克RDX加入结晶釜中，加热升温至80℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.2克的结晶控制剂亚甲基硝铵；再以3℃/分钟的速率降温至70℃时加入10克RDX晶种，保持搅拌转速为200rpm，保温10min；最后以5℃/分钟的速率降温至室温25℃，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。用同级别粒度及粒度分布的重结晶前后RDX进行测试，测得RDX的松装密度较未处理前增加25％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降30％，感度(H50值)下降30％。
实施例3
在室温下将1000ml溶剂环己酮和200克RDX加入结晶釜中，加热升温至80℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.2克的结晶控制剂硝基乙烷；再以3℃/分钟的速率降温至70℃，保持搅拌转速为200rpm，保温10min；最后以5℃/分钟的速率降温至室温25℃，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。用同级别粒度及粒度分布的重结晶前后RDX进行测试，测得RDX的松装密度较未处理前增加35％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降35％，感度(H50值)下降40％。
实施例4
在本发明再一个具体实施方案中，将溶剂环己酮和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX的量为1000ml，250g，加热升温至90℃使RDX完全溶解，然后加入0.5克的结晶控制剂硝基乙烷；再以4℃/分钟的速率降温至75℃加入20克RDX晶种，保持搅拌转速为250r/min，保温20min；最后以2℃/分钟的速率降温至室温25℃，该阶段搅拌速率为250r/min，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。测得RDX的松装密度较未处理前增加45％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降50％，感度(H50值)下降50％。
实施例5
在本发明再一个具体实施方案中，将溶剂环己酮和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX的量为1000ml、250g，加热升温至90℃使RDX完全溶解，然后加入0.5克的结晶控制剂亚甲基硝铵；再以5℃/分钟的速率降温至80℃，保持搅拌转速为450r/min，保温20min；最后以2℃/分钟的速率降温至室温25℃，该阶段搅拌速率为450r/min，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。测得RDX的松装密度较未处理前增加40％，RDX与液体石蜡混合体系的粘度相对未处理RDX与石蜡混合体系的粘度下降45％，感度(H50值)下降40％。

Claims (6)

1.一种球形化黑索今的制备方法，包括：
(1)将溶剂环己酮和RDX加入结晶釜中，溶剂与RDX的量比为1000ml∶200～300g，加热升温至80-90℃使RDX完全溶解，然后加入重量为RDX初始量0.1-0.6％的结晶控制剂亚甲基硝铵、硝基乙烷或丙三醇；
(2)以3-5℃/分钟的速率降温至70～80℃时加入重量为初始量5％的RDX晶种，保持搅拌转速为200～450r/min，保温10-20min；
(3)以1-5℃/分钟的速率降温至20-25℃，搅拌速率为200～450r/min，过滤、洗涤、干燥即得RDX产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中第(2)步中不加入RDX晶种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的结晶控制剂是亚甲基硝铵或硝基乙烷。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中加入结晶控制剂的重量为初始RDX0.2-0.3％。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用的搅拌速率是200～250r/min。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤(3)中的降温速率是3-5℃/分钟。
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