CN102910626A - 一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，属于纳米金刚石黑粉的制备技术领域。本发明通过改进炸药成型工艺，使用球形模具制作出带有以起爆药柱为起爆点的球形炸药药球，所述的起爆药柱均匀分布并嵌在球形炸药药球的表面，起爆药柱上的空腔就形成了4～20个均匀分布在球形炸药药球表面的起爆点，这样使得最后爆轰制得的纳米金刚石黑粉产品的品质高，性能佳，粒度分布均匀，易于分散，后续处理工艺简单，且能够提高纳米金刚石的得率。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米金刚石黑粉的制备工艺，具体地说，本发明涉及一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，属于纳米金刚石黑粉的制备技术领域。
背景技术
纳米金刚石早在三十多年前就已被研制出来，但其应用过去局限于做聚晶，抛光剂等磨料磨具领域。随着人们对纳米金刚石性质认识的深化，纳米金刚石已在金属镀层，润滑油，磁性记录系统，医学等领域开始获得应用，并且应用领域还在不断扩展。
纳米金刚石的制备工艺包括爆轰灰（黑粉）合成和提纯两部分。
在现有的纳米金刚石的黑粉制备方法中，由于生产用的炸药药柱一般为圆柱形，（为增加内容）长径比超过2/1，有的甚至采用更大长径比的，所以在炸药药柱爆轰时，生产的纳米金刚石黑灰中，金刚石的含量比较低，一般不超过50%（相对于爆轰后得到的爆轰产物的质量）。
国家知识产权局于2002.12.4公开了一件申请号为02114842.2，名称为“爆轰合成纳米金刚石的方法及装置”的发明专利，该专利公开了一种爆轰合成纳米金刚石的方法及装置，利用高能富碳炸药产生的特定高温高压条件将爆轰产生的富余游离碳在瞬间转化为纳米金刚石，包括以下步骤：选择高能富碳炸药配方，务必使负氧平衡；将所选高能富碳炸药压制、铸造成型；将所述成型炸药组装后吊入爆轰釜，并使药柱置于缺氧环境下；用起爆器起爆合成纳米金刚石。本发明提供合成纳米金刚石条件的炸药恰好是爆轰合成纳米金刚石的原料，方法简便易行。与现有技术相比，具有成本低、产量高和污染处理简便等优点。
上述使用的炸药为圆柱体，这种形状的炸药使得纳米金刚石的产量、品质降低，得到的纳米金刚石颗粒较粗，粒度分布不均匀，不易于分散。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中由于生产用的炸药药柱为圆柱形，长径比超过2/1，有的甚至采用更大长径比的，生产的纳米金刚石黑灰中，金刚石的含量比较低的问题，提供一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，使得制备得到的纳米金刚石黑粉中的纳米金刚石含量、质量提高。
为了实现上述发明目的，本发明的具体技术方案如下：
一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，包括配制炸药、炸药成型、爆轰准备、爆轰制备纳米金刚石黑粉，其特征在于：所述的炸药成型具体为：
将配制好的梯黑炸药液体倒入中空的球形模具内；所述的球形模具内表面上均匀分布有4～20个突起，且全部指向球形模具的球心；所述的突起上都设置有起爆药柱，所述的起爆药柱设置有与突起相配合的空腔，套接在突起上；待梯黑炸药充满整个球形模具内部后，进行养护，直到完全冷却至室温，梯黑炸药液体凝固后，除去球形模具，得到球形炸药药球，所述的起爆药柱均匀分布并嵌在球形炸药药球的表面，所述的空腔就形成了4～20个均匀分布在球形炸药药球表面的起爆点。
本发明所述的4～20个均匀分布在球形炸药药球表面的起爆点为在球形炸药药球表面均匀分布，可以为多种均匀分布方式，如等面积平均分布、等距离平均分布等，使得后续的爆轰时，球形炸药药球受力均匀。
本发明所述的球形模具为本领域常规设备，可以为铜、铝或者类似金属制成，优选铜；所述的球形模具为若干块拼接而成，炸药药球成型后，一块一块卸下来即可。
本发明所述的养护为本领域的常规技术手段，即通过搅拌、振动等方式使在模具中的梯黑炸药液体分布均匀，逐渐凝固成型。
本发明所述的配制炸药具体为：将梯恩梯（TNT）炸药粉末加热，使其完全熔化成液态，然后加入黑索金（RDX）炸药粉末，在加入时，不断搅拌，使其完全溶入梯恩梯（TNT）中，得到梯黑炸药液体。
上述梯恩梯（TNT）炸药粉末和黑索金（RDX）炸药粉末的重量比为40～70:60～30。
本发明所述的爆轰准备具体为：在所述的球形炸药药球表面的4～20个起爆点中插入8号纸壳电雷管，固定，然后将所述的球形炸药药球置于塑料袋内，向塑料袋内充水，直至水完全淹没球形炸药药球，密封塑料袋，最后将密封好的塑料袋悬挂于球形爆炸容器的中心，连接好起爆线路，密封球形爆炸容器。
上述球形爆炸容器内部容积与球形炸药药球的体积之比为120000～30000000：30～15000。
本发明所述的球形爆炸容器是与球形炸药药球相同的球形，体积远大于球形炸药药球，是本领域的常规设备。
本发明所述的爆轰制备纳米金刚石黑粉的方法本领域常规工艺，具体为：用起爆器引爆8号纸壳电雷管及起爆药柱、球形炸药药球；爆炸后，待产物沉降完毕，排出废气，多次爆轰后，收集爆炸产物，过筛，除去雷管残壳、金属导线等杂物，得到黑色的含有纳米金刚石和石墨的爆轰灰，该黑灰又叫纳米金刚石黑粉或者粗粉。
本发明带来的有益技术效果：
1、采用本发明的球形炸药药球，爆轰制得的纳米金刚石黑粉产品的品质高，性能佳，粒度分布均匀，易于分散，后续处理工艺简单；
2、采用本发明的球形炸药药球及其工艺，使得纳米金刚石的生产成本低，效率高，工业化生产，纳米金刚石的得率稳定在9%以上（相对于炸药的质量）；
3、爆轰灰（纳米金刚石黑粉）中纳米金刚石的含量高，最高可达80%，颗粒细小，大大提高了纳米金刚石的得率。
附图说明
图1为本发明球形模具的结构示意图；
图2为本发明球形模具中起爆药柱没有套装完成时的结构示意图；
图3为本发明起爆药柱的立体图；
图4为本发明起爆药柱的剖视图；
图5为本发明球形炸药药球的结构示意图。
附图标记：1为球形模具、2为突起、3为起爆药柱、4为空腔、5为球形炸药药球、6为起爆点。
具体实施方式
实施例1
一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，包括配制炸药、炸药成型、爆轰准备、爆轰制备纳米金刚石黑粉，所述的炸药成型具体为：
将配制好的梯黑炸药液体倒入中空的球形模具1内；所述的球形模具1内表面上均匀分布有4～20个突起2，且全部指向球形模具1的球心；所述的突起2上都设置有起爆药柱3，所述的起爆药柱3设置有与突起相配合的空腔4，套接在突起2上；待梯黑炸药充满整个球形模具1内部后，进行养护，直到完全冷却至室温，梯黑炸药液体凝固后，除去球形模具1，得到球形炸药药球5，所述的起爆药柱3均匀分布并嵌在球形炸药药球5的表面，所述的空腔4就形成了4～20个均匀分布在球形炸药药球5表面的起爆点6。
其中，起爆点可以为4个、6个、10个、12个、18个、20个。
实施例2
在实施例1的基础上：
所述的配制炸药具体为：将梯恩梯炸药粉末加热，使其完全熔化成液态，然后加入黑索金炸药粉末，在加入时，不断搅拌，使其完全溶入梯恩梯中，得到梯黑炸药液体。
优选的，所述的梯恩梯炸药粉末和黑索金炸药粉末的重量比为40:30。
实施例3
在实施例1的基础上：
所述的配制炸药具体为：将梯恩梯炸药粉末加热，使其完全熔化成液态，然后加入黑索金炸药粉末，在加入时，不断搅拌，使其完全溶入梯恩梯中，得到梯黑炸药液体。
优选的，所述的梯恩梯炸药粉末和黑索金炸药粉末的重量比为70:60。
实施例4
在实施例1的基础上：
所述的配制炸药具体为：将梯恩梯炸药粉末加热，使其完全熔化成液态，然后加入黑索金炸药粉末，在加入时，不断搅拌，使其完全溶入梯恩梯中，得到梯黑炸药液体。
优选的，所述的梯恩梯炸药粉末和黑索金炸药粉末的重量比为55:45。
实施例5
在实施例1的基础上：
所述的爆轰准备具体为：在所述的球形炸药药球5面的4个起爆点6中插入8号纸壳电雷管，固定，然后将所述的球形炸药药球5置于塑料袋内，向塑料袋内充水，直至水完全淹没球形炸药药球5，密封塑料袋，最后将密封好的塑料袋悬挂于球形爆炸容器的中心，连接好起爆线路，密封球形爆炸容器。
所述的球形爆炸容器内部容积与球形炸药药球5的体积之比为120000：30。
实施例6
在实施例1的基础上：
所述的爆轰准备具体为：在所述的球形炸药药球5面的20个起爆点6中插入8号纸壳电雷管，固定，然后将所述的球形炸药药球5置于塑料袋内，向塑料袋内充水，直至水完全淹没球形炸药药球5，密封塑料袋，最后将密封好的塑料袋悬挂于球形爆炸容器的中心，连接好起爆线路，密封球形爆炸容器。
所述的球形爆炸容器内部容积与球形炸药药球5的体积之比为30000000： 15000。
实施例7
在实施例1的基础上：
所述的爆轰准备具体为：在所述的球形炸药药球5面的12个起爆点6中插入8号纸壳电雷管，固定，然后将所述的球形炸药药球5置于塑料袋内，向塑料袋内充水，直至水完全淹没球形炸药药球5，密封塑料袋，最后将密封好的塑料袋悬挂于球形爆炸容器的中心，连接好起爆线路，密封球形爆炸容器。
所述的球形爆炸容器内部容积与球形炸药药球5的体积之比为120000：15000。
实施例8
在实施例1的基础上：
所述的爆轰准备具体为：在所述的球形炸药药球5面的16个起爆点6中插入8号纸壳电雷管，固定，然后将所述的球形炸药药球5置于塑料袋内，向塑料袋内充水，直至水完全淹没球形炸药药球5，密封塑料袋，最后将密封好的塑料袋悬挂于球形爆炸容器的中心，连接好起爆线路，密封球形爆炸容器。
所述的球形爆炸容器内部容积与球形炸药药球5的体积之比为1560000：7515。
Claims (5)
1.一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，包括配制炸药、炸药成型、爆轰准备、爆轰制备纳米金刚石黑粉，其特征在于：所述的炸药成型具体为：
将配制好的梯黑炸药液体倒入中空的球形模具（1）内；所述的球形模具（1）内表面上均匀分布有4～20个突起（2），且全部指向球形模具（1）的球心；所述的突起（2）上都设置有起爆药柱（3），所述的起爆药柱（3）设置有与突起相配合的空腔（4），套接在突起（2）上；待梯黑炸药充满整个球形模具（1）内部后，进行养护，直到完全冷却至室温，梯黑炸药液体凝固后，除去球形模具（1），得到球形炸药药球（5），所述的起爆药柱（3）均匀分布并嵌在球形炸药药球（5）的表面，所述的空腔（4）就形成了4～20个均匀分布在球形炸药药球（5）表面的起爆点（6）。
2.根据权利要求1所述的一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，其特征在于：所述的配制炸药具体为：将梯恩梯炸药粉末加热，使其完全熔化成液态，然后加入黑索金炸药粉末，在加入时，不断搅拌，使其完全溶入梯恩梯中，得到梯黑炸药液体。
3.根据权利要求2所述的一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，其特征在于：所述的梯恩梯炸药粉末和黑索金炸药粉末的重量比为40～70:60～30。
4.根据权利要求1所述的一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，其特征在于：所述的爆轰准备具体为：在所述的球形炸药药球（5）表面的4～20个起爆点（6）中插入8号纸壳电雷管，固定，然后将所述的球形炸药药球（5）置于塑料袋内，向塑料袋内充水，直至水完全淹没球形炸药药球（5），密封塑料袋，最后将密封好的塑料袋悬挂于球形爆炸容器的中心，连接好起爆线路，密封球形爆炸容器。
5.根据权利要求4所述的一种爆轰制备纳米金刚石黑粉的工艺，其特征在于：所述的球形爆炸容器内部容积与球形炸药药球（5）的体积之比为120000～30000000：30～15000。
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