CN102259908B - 一种制备固体推进剂用碳酸铅燃烧催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备固体推进剂用碳酸铅燃烧催化剂的方法，包括下列步骤：称取铅基氧化物加入到有机溶剂中，得到铅基氧化物溶液；调节所得溶液中铅离子的浓度为0.1~1mol/L，并搅拌；将步骤二所得的溶液加入到高压反应釜中，在150~240oC下保温2~32小时进行溶剂热处理，然后降至室温；取出反应物，过滤后依次用去离子水和无水乙醇清洗，在60~100oC温度下烘干6~12小时，得到碳酸铅粉体。本发明采用溶剂热法制备碳酸铅粉体，直接将铅基氧化物溶入有机溶剂中进行水热反应。本发明工艺过程十分简单，易于控制，无污染、成本低，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及无机合成领域，尤其涉及一种制备固体推进剂用碳酸铅燃烧催化剂的方法。
背景技术
燃烧催化剂的品种较多， 常用的可归纳为三大类：无机金属化合物， 如碳酸铅（以下表示为PbCO3）、CuO、PbO以及亚铬酸铜（氧化铜和氧化铬的混合物）；有机金属化合物，如水杨酸铅、苯甲酸铅、己二酸铜和高沸点的二茂铁衍生物卡托辛等。虽种类较多，但实际配方中经常使用的主要还是无机金属化合物。
PbCO3就是燃烧催化剂中重要的一种，它的优越性能使它在同类催化剂中占有举足轻重的地位。由于铅化合物在固体推进剂中催化特性良好， 数十年来， 一直为固体推进剂的燃速催化剂，碳酸铅也可以用于油漆和陶瓷工业。
市售碳酸铅为块状固体，需粉碎、水洗、研磨、过筛后才能应用， 处理过程复杂。而且处理过程中，铅盐对操作人员的健康，会造成极大危害。另外， 使用过程中还发现，不同厂家，不同批次的碳酸铅的催化活性差异很大。因此， 研究适宜的合成方法，通过严格控制工艺条件，直接获得超细碳酸铅，解决不同批次碳酸铅的催化活性差异的问题具有重要的意义。在军事和国防科技领域，纳米材料在固体推进剂中的应用，已成为国内外研究的热点。因此碳酸铅作为燃速催化剂之一，是固体推进剂研究的一项重要内容。
很多研究者已经采用不同方法研究碳酸铅作为燃烧催化剂，不同程度地改善了火炸药、燃料、推进剂的性能，取得了进展。目前工业上普遍采用直接沉淀法来制备超细碳酸铅粉体，这种工艺在制备过程中，易造成局部过饱和度偏高，而使成品粉体粒径分布较宽，所以用直接沉淀法制备的碳酸铅作燃烧催化剂时效果有限。虽然加入非离子表面活性剂可以得到分散性较好的碳酸铅，但制备过程中出现的泡沫，仍是困扰其实现工业化的难题。
金属及无机化合物超细化后会具有许多特殊性质，为新材料的开拓提供了广阔的前景，已引起人们的高度重视。碳酸铅由于可以调节固体推进剂的燃速、压力指数和温度系数而被广泛用于推进剂的配方设计中，其比表面积和分散性对推进剂的各项燃烧性能都有明显的影响。使用比表面积大、单分散的碳酸铅粉体可以大大改善推进剂的燃烧性能。因此，单分散超细燃烧催化剂碳酸铅粉体的制备是设计、制造高性能推进剂的关键。
水热法制备的粉体具有高纯、超细、流动性好、粒径分布窄、颗粒团聚程度轻、晶体发育完整以及烧结活性高等优点。同时，水热法制备粉体是在液相中一次完成，不需要后期的晶化热处理，从而避免了由于后期烧结而产生粉体的硬团聚、晶粒自行长大和容易混入杂质等问题。溶剂热法是对水热法的改进和发展，有机溶剂具有沸点低、介电常数小和粘度较大等特点，在同样温度下，溶剂热可达到比水热合成更高的气压，从而有利于产物的结晶，在制备新材料方面有着独特的优势和广泛的应用前景。
发明内容
1．技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种通过溶剂热合成的方式制备得到碳酸铅燃烧催化剂的方法，通过该方法可得到高纯、超细、流动性好、粒径分布窄、颗粒团聚程度轻、晶体发育完整以及烧结活性高的碳酸铅催化剂。
2．技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明的制备固体推进剂用碳酸铅催化剂的方法包括下列步骤：
步骤一：称取铅基氧化物作为原材料，加入到有机溶剂中，得到铅基氧化物溶液；
步骤二：调节步骤一所得溶液中铅离子的浓度为0.1~1mol/L，并搅拌1~3小时；
步骤三：将步骤二所得的溶液加入到高压反应釜的内衬中，体积达到反应釜内衬容积的60％~80％；
步骤四：将步骤三的反应釜内衬置于高压反应釜中，并将高压反应釜密封，在150~240oC下保温2~32小时进行溶剂热处理，然后降至室温；
步骤五：从高压反应釜中取出反应物，过滤后依次用去离子水和无水乙醇清洗，在60~100oC温度下烘干6~12小时，得到碳酸铅粉体。
所述的作为原材料的铅基氧化物可在各种铅基氧化物中根据需要选取，如Pb(NO3)2 或者PbO等。
3．有益效果：本发明采用溶剂热法制备碳酸铅粉体，直接将铅基氧化物溶入有机溶剂中进行水热反应。本发明工艺过程十分简单，易于控制，无污染、成本低，易于规模化生产。如图1、图2所示，本方法制备得到的碳酸铅催化剂具有纯度高、超细、流动性好、粒径分布窄、颗粒团聚程度轻、晶体发育完整以及烧结活性高的特性。
附图说明
图1是本发明的一个实施例得到的固体推进剂用碳酸铅催化剂的XRD图谱；
图2是本发明的一个实施例得到的固体推进剂用碳酸铅催化剂的放大示意图。
具体实施方式
实施例一：
本实施例包括以下步骤：
步骤一：称取一定量的Pb(NO3)2 粉体，加入到乙二醇溶液中，得到溶液；
步骤二：将步骤一所得的溶液中铅离子的浓度调节为0.1mol/L，再将溶液搅拌1小时；
步骤三：将步骤二一定体积的溶液加入到高压反应釜的内衬中，溶液体积达到反应釜内衬容积的70％；
步骤四：将步骤三配置有反应物料的反应釜内衬置于高压反应釜中，并将反应釜密封，在200oC下保温8h小时进行溶剂热处理，然后降至室温；
步骤五：从高压反应釜取出反应物，过滤后依次用去离子水和无水乙醇清洗，在80oC温度下烘干12小时，得到碳酸铅粉体。
实施例二：
本实施例包括下列步骤：
步骤一：称取一定量的Pb(NO3)2 粉体，加入到乙二醇甲醚溶液中，得到Pb(NO3)2的有机溶液；
步骤二：将步骤一所得的溶液中铅离子的浓度调节为0.3mol/L，再将溶液搅拌3小时；
步骤三：将步骤二一定体积的溶液加入到高压反应釜的内衬中，溶液体积达到反应釜内衬容积的60％；
步骤四：将步骤三配置有反应物料的反应釜内衬置于高压反应釜中，并将反应釜密封，在150oC下保温10h小时进行溶剂热处理，然后降至室温；
步骤五：从高压反应釜取出反应物，过滤后依次用去离子水和无水乙醇清洗，在600oC温度下烘干10小时，得到碳酸铅粉体。
实例三：
本实施例包括下列步骤：
步骤一：称取一定量的PbO粉体，加入到乙二醇甲醚溶液中，得到PbO的有机溶液；
步骤二：将步骤一所得的溶中铅离子的浓度调节为1mol/L，将溶液搅拌2小时。
步骤三：将步骤二一定体积的溶液加入到高压反应釜的内衬中，溶液体积达到反应釜内衬容积的80％；
步骤四：将步骤三配置有反应物料的反应釜内衬置于高压反应釜中，并将反应釜密封，在180oC下保温16h小时进行溶剂热处理，然后降至室温；
步骤五：从高压反应釜取出反应物，过滤后依次用去离子水和无水乙醇清洗，在180oC温度下烘干16小时，得到碳酸铅粉体。
Claims (1)
1.一种制备固体推进剂用碳酸铅燃烧催化剂的方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一：称取Pb(NO3)2作为原材料，加入到乙二醇溶液中，得到Pb(NO3)2溶液；
步骤二：调节步骤一所得溶液中铅离子的浓度为0.1~1mol/L，并搅拌1~3小时；
步骤三：将步骤二所得的溶液加入到高压反应釜的内衬中，体积达到反应釜内衬容积的60％~80％；
步骤四：将步骤三的反应釜内衬置于高压反应釜中，并将高压反应釜密封，在150~240oC下保温2~32小时进行溶剂热处理，然后降至室温；
步骤五：从高压反应釜中取出反应物，过滤后依次用去离子水和无水乙醇清洗，在60~100oC温度下烘干6~12小时，得到碳酸铅粉体。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |