CN104003825B - 木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法，属于发射药制备技术领域。本发明的单基发射药制备方法，以木浆硝化纤维素作为单基发射药的主要原料，经驱水、塑化后，按现有单基发射药工艺技术，依次经压伸、切断、筛选、驱溶、钝感光泽、烘干，可获得内弹道性能满足指标要求的各种不同品号的单基发射药，如2/1樟、4/7石。本发明木浆硝化纤维素单基发射药按质量百分比计，木浆硝化纤维素80％～98％、安定剂1％～2％、挥发分1％～5％、钝感剂0％～6％、其它附加成分0％～7％。本发明制备方法解决了单基发射药原料依赖棉短绒硝化纤维素的问题，扩充了战略物资储备。

Description

木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法

技术领域

本发明属于发射药制备技术领域，具体涉及一种木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法。

背景技术

硝化纤维素在单基发射药中的含量为约94～96％，它是单基发射药中唯一的能量成分。在单基发射药制造领域，国内采用的棉短绒纤维素是经过精制得到的硝化纤维素作为生产单基发射药的唯一含能材料。但棉短绒纤维素产量受棉花产量影响巨大，当需要大量制造使用单基发射药时，就存在产能供应不足的风险。

为解决生产单基发射药依赖棉短绒硝化纤维素作为唯一含能原材料的风险，本发明将木浆硝化纤维素替代棉短绒硝化纤维素作为含能原材料用于生产单基发射药。木浆木材的均匀性好，且受气候影响因素小，具有高α-纤维素含量、高聚合度等优点，是一种优良的纤维素衍生物产品用原材料。

目前，木浆硝化纤维素已经广泛应用于各种民品中。国内，单基发射药制造工艺中，还没有使用木浆硝化纤维素进行单基发射药生产的报道。采用木浆硝化纤维素替代棉短绒可解决长期困扰单基发射药的主要原料仅采用棉短绒硝化纤维素的风险。

发明内容

本发明提供能替代以硝化棉短绒为主要原料制作的单基发射药的木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法。

本发明所提供的第一种木浆硝化纤维素单基发射药，以木浆硝化纤维素作为能量成分，按照现有技术中常规的单基发射药制备方法经驱水、塑化、压伸、切断、筛选、驱溶、钝感光泽、烘干，制备得到木浆硝化纤维素单基发射药产品。其性能与硝化棉单基发射药相当或近似。

本发明所提供的第二种木浆硝化纤维素单基发射药，其成分按质量百分比计为：

木浆硝化纤维素 80％～98％

安定剂 1％～2％

挥发分 1％～5％

钝感剂 0％～6％

其它附加成分 0％～7％

其中，其它附加成分是硝酸钾、硫酸钾、碳酸钙、二丁酯、硝基胍、石墨、二乙基二苯脲、二甲基二苯脲中的一种或几种。

其中，所述的安定剂是二苯胺。

其中，所述的钝感剂是樟脑、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二硝基甲苯中的一种或几种。

上述木浆硝化纤维素单基发射药具体可以是现有的各种品号枪用单基发射药、炮用单基发射药；其中尤其适用于2/1樟、4/7石单基发射药。

除提供上述木浆硝化纤维素单基发射药外，本发明还提供上述木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法。其包括以下步骤：

a、驱水：将含水木浆硝化纤维素进行驱水，制得水分质量百分比≤4.0％的木浆硝化纤维素；

b、塑化：将步骤a驱水后的木浆硝化纤维素，按木浆硝化纤维素纯干量计，加入1％～2％安定剂和50％～110％溶剂，再加入0％～7％其它附加成分，在-5℃～35℃下塑化混合60min～120min；

其中，所述的其它附加成分是硝酸钾、硫酸钾、碳酸钙、二丁酯、硝基胍、石墨、二乙基二苯脲、二甲基二苯脲中的一种或几种；所述的溶剂是乙醚、丙酮、乙醇或乙酸乙酯中任一种或两种混合；优选的，所述的安定剂是二苯胺；

c、将步骤b塑化后的木浆硝化纤维素，按现有技术中单基发射药制备方法，依次经压伸、切断、筛选、驱溶、钝感光泽、烘干，得木浆硝化纤维素单基发射药产品。

优选的，在确保塑化效果的同时控制所得单基发射药中挥发分的含量，按木浆硝化纤维素纯干量计，步骤b中加入1.5％的安定剂，80％的溶剂。

其中，上述技术方案中所述的木浆硝化纤维素是各项技术指标达到制备单基发射药的棉短绒硝化纤维的相应技术指标的木浆硝化纤维素。

其中，本发明中所述的木浆硝化纤维素纯干量是指纯木浆硝化纤维素的重量。

具体的，步骤a驱水可采用离心驱水进行。其中，步骤a驱水中使用的乙醇浓度低于72％，驱水后的硝化纤维素水分含量超过4％，阻碍溶剂对硝化纤维素的作用，影响硝化纤维素在溶剂中的膨润和溶解。因木纤维与棉短绒纤维相比更长，驱水难度更大，经发明人实验发现，为达到驱水效果，步骤a驱水可分两步进行：a1先用体积浓度为72％～76％的乙醇驱水使木浆硝化纤维素中水溶解性较差的杂质脱离木浆硝化纤维素；a2再用体积浓度为95％～100％的乙醇驱水。其中，a1步骤驱水至少3min即可基本满足驱水需求，a2步骤驱水至少10min即可基本满足驱水需求。

优选的，a1：先用体积浓度72％～76％的乙醇驱水3min～8min；a2：再用体积浓度为95％～100％的乙醇驱水10min～20min。因木纤维更长，驱水难度更大，故驱水时间较棉短绒纤维素驱水时间更长，但如步骤a1、a2驱水时间在上述范围内继续延长对驱水效果无明显影响，反而会增加生产成本。

更优的，每54kg木浆硝化纤维素纯干量，a1步骤体积浓度72％～76％的乙醇用量为20L～40L，a2步骤体积浓度95％～100％的乙醇用量为40L～65L，可明显提高驱水效果，但乙醇用量的继续增加并不会对驱水效果有明显的影响，会增加生产成本。

有益效果：

1、本发明原料木浆硝化纤维素与棉短绒硝化纤维素相比，所含杂质少，性能稳定，质量一致性好，成本低。

2、本发明的木浆硝化纤维素单基发射药，可满足规定内弹道性能指标要求的各种枪用、炮用单基发射药要求。

3、本发明制备方法适用于多种不同尺寸品号的单基发射药的制造，解决了长期困扰单基发射药制备中原料单一的问题，提供了一种切实可行的单基发射药制备方法，稳定了战略储备资源。

4、本发明制备方法稳定，在发射药行业内极具推广应用前景。

具体实施方式

本发明提供能替代以硝化棉短绒为主要原料制作的单基发射药的木浆硝化纤维素单基发射药及其制备方法。

本发明所提供的第一种木浆硝化纤维素单基发射药，以木浆硝化纤维素作为能量成分，按照现有技术中常规的单基发射药制备方法经驱水、塑化、压伸、切断、筛选、驱溶、钝感光泽、烘干，制备得到木浆硝化纤维素单基发射药产品。其性能与硝化棉单基发射药相当或近似。

本发明所提供的第二种木浆硝化纤维素单基发射药，其成分按质量百分比计为：

木浆硝化纤维素 80％～98％

安定剂 1％～2％

挥发分 1％～5％

钝感剂 0％～6％

其它附加成分 0％～7％

其中，其它附加成分是硝酸钾、硫酸钾、碳酸钙、二丁酯、硝基胍、石墨、二乙基二苯脲、二甲基二苯脲中的一种或几种。

其中，所述的安定剂是二苯胺。

其中，所述的钝感剂是樟脑、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二硝基甲苯中的一种或几种。

上述木浆硝化纤维素单基发射药具体可以是现有的各种品号枪用单基发射药、炮用单基发射药；其中尤其适用于2/1樟、4/7石单基发射药。

除提供上述木浆硝化纤维素单基发射药外，本发明还提供上述木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法。其包括以下步骤：

a、驱水：将含水木浆硝化纤维素进行驱水，在驱水过程中喷入体积浓度为72％～100％的乙醇，制得水分质量百分比≤4.0％并含有一定乙醇的木浆硝化纤维素；

b、塑化：将步骤a驱水后的木浆硝化纤维素，按木浆硝化纤维素纯干量计，加入1％～2％安定剂和50％～110％溶剂，再加入0％～7％其它附加成分，在-5℃～35℃下塑化混合60min～120min；

其中，所述的其它附加成分是硝酸钾、硫酸钾、碳酸钙、二丁酯、硝基胍、石墨、二乙基二苯脲、二甲基二苯脲中的一种或几种；所述的溶剂是乙醚、丙酮、乙醇或乙酸乙酯中任一种或两种混合；优选的，所述的安定剂是二苯胺；

c、压伸成型、切断、筛选：将步骤b塑化后的木浆硝化纤维素过滤，然后压制成药条；再将药条切成药粒；最后经过筛选得外观规整的药粒；

d、驱溶控挥：取步骤c制备得到的药粒，烘干驱除溶剂，使其挥发分达到规定要求；

e、钝感光泽、烘干：取步骤d制得的药粒，加入石墨，进行钝感光泽处理；钝感光泽后将药粒烘干、吸潮，使药粒外挥发分达到规定的质量要求；

f：将步骤e制备得到的药粒混合均匀即得木浆硝化纤维素单基发射药。

优选的，在确保塑化效果的同时控制所得单基发射药中挥发分的含量，按木浆硝化纤维素纯干量计，步骤b中加入1.5％的安定剂，80％的溶剂。

其中，上述技术方案中所述的木浆硝化纤维素是各项技术指标达到并符合制备单基发射药的棉短绒硝化纤维的相应技术指标的木浆硝化纤维素。

其中，本发明中所述的木浆硝化纤维素纯干量是指纯木浆硝化纤维素的重量。

具体的，步骤a驱水可采用离心驱水进行。其中，步骤a驱水中使用的乙醇浓度低于72％，驱水后的硝化纤维素水分含量超过4％，阻碍溶剂对硝化纤维素的作用，影响硝化纤维素在溶剂中的膨润和溶解。因木纤维与棉短绒纤维相比更长，驱水难度更大，经发明人实验发现，为达到驱水效果，步骤a驱水可分两步进行：a1先用体积浓度为72％～76％的乙醇驱水使木浆硝化纤维素中水溶解性较差的杂质脱离木浆硝化纤维素；a2再用体积浓度为95％～100％的乙醇驱水。其中，a1步骤驱水至少3min即可基本满足驱水需求，a2步骤驱水至少10min即可基本满足驱水需求。

优选的，a1：先用体积浓度72％～76％的乙醇驱水3min～8min；a2：再用体积浓度为95％～100％的乙醇驱水10min～20min。因木纤维更长，驱水难度更大，故驱水时间较棉短绒纤维素驱水时间更长，但如步骤a1、a2驱水时间在上述范围内继续延长对驱水效果无明显影响，反而会增加生产成本。

更优的，每54kg木浆硝化纤维素纯干量，a1步骤体积浓度72％～76％的乙醇用量为20L～40L，a2步骤体积浓度95％～100％的乙醇用量为40L～65L，可明显提高驱水效果，但乙醇用量的继续增加并不会对驱水效果有明显的影响，会增加生产成本。

下面结合实施例对本发明进一步说明。但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例范围之中。特别的，下述实施例中采用的离心驱水机、胶化机是申请人实际生产采用的设备，并不起限定作用，能够实现驱水、塑化功能的设备和操作方式均可以用于本发明方法。

实施例1

木浆硝化纤维素单基发射药2/1樟的制备，包括下列步骤：

(1)驱水：将含水木浆硝化纤维素装入离心驱水机中，在离心驱水机中首先逐步喷入体积浓度为72％～76％的乙醇35L，均匀驱水3min以上，然后逐步喷入体积浓度为95％～100％的乙醇48L～53L，驱水15min以上，制得水分含量≤4.0％的驱水木浆硝化纤维素；

(2)塑化：按现有2/1樟品号单基发射药工艺，将步骤a驱水后的木浆硝化纤维素加入到胶化机中，按木浆硝化纤维素纯干量计，将1.5％安定剂二苯胺溶解于乙醚中，配制成溶液后再加入塑化设备中，其中乙醚加入量是木浆硝化纤维素重量的70％～110％，在-5℃～35℃下塑化混合60min，即制得塑化物料；

(3)压伸成型、切断、筛选：取步骤(2)制备得到的塑化物料，在压伸机中过滤使其进一步塑化；然后通成型药模压制成结构致密和具有一定形状的药条；再用切药机切成规定长度1.0mm的药粒；最后经过筛选制得外观规整的药粒；所述的压伸机内所装模具规格为：单体孔径0.735mm,模针针径0.18mm，针长20.35mm～20.40mm；

(4)驱溶控挥：取步骤(3)制备得到的药粒，在驱溶、烘干设备中驱除大部分溶剂，使其挥发分达到发射药规定要求；

(5)钝感光泽、烘干：取步骤(4)制备得到的药粒，加入钝感光泽机中，以药粒干量计，加入石墨0.2％，喷入钝感剂溶液；进行钝感光泽处理约60min；钝感光泽后将药粒加入烘干设备中在50℃～70℃下烘干，使药粒外挥发分达到发射药规定要求。所述钝感剂溶液是由按药粒质量计2.5％乙醇、2.0％樟脑、0.2％二苯胺混合而成。

(6)混同包装：最后用机械方式或人工方式将步骤(5)制备得到的药粒混合均匀，得质量均匀的2/1樟发射药成品试样。

实施例2

木浆硝化纤维素单基发射药4/7石的制备，包括下列步骤：

(1)驱水：将含水木浆硝化纤维素装入离心驱水机中，在离心驱水机中首先逐步喷入体积浓度为72％～76％的乙醇40L，均匀驱水10min后，再逐步喷入体积浓度为95％～100％的乙醇60L，驱水20min，制得水分含量≤4.0％的驱水木浆硝化纤维素；

(2)塑化：按现有4/7石品号单基发射药工艺，取步骤(1)制备得到的驱水木浆硝化纤维素加入胶化机中；按木浆硝化纤维素纯干量计，将1.6％二苯胺溶解于乙醚中，配制成溶液后再加入该塑化设备中，其中乙醚加入量是65％～80％，在-5℃～35℃下塑化混合100min，即制得塑化物料；

(3)压伸成型、切断、筛选：取步骤(2)制备得到的塑化物料，在压伸机中过滤使其进一步塑化；然后通成型药模压制成结构致密和具有一定形状的药条；再用切药机切成规定长度3.0mm的药粒；最后经过筛选制得外观规整的药粒；所述的压伸机内所装模具规格为：单体孔径3.56mm,模针针径0.27mm，针长12.25mm～12.30mm；

(4)驱溶控挥：取步骤(3)制备得到的药粒，在驱溶、烘干设备中驱除大部分溶剂，使其挥发分达到发射药规定要求；

(5)光泽：取步骤(4)得到的药粒，加入光泽机中，以药粒干量计，加入石墨0.2％，光泽处理约30min，再经筛选制得4/7石发射药成品试样。

检测例

按照实施例1～2的工艺，制备2/1樟、4/7石木浆纤维素发射药的试验结果如表1～4所示。

表1 木浆硝化纤维素单基发射药2/1樟的理化性能

备注：指标要求为棉短绒硝化纤维素单基射药2/1樟的指标要求；维也里试验采用两组平行样品试验。

如表1所示，制得的木浆硝化纤维素单基发射药2/1樟的成分组成为：木浆硝化纤维素94.1％，二苯胺1.3％，挥发分2.6％，樟脑1.8％，石墨0.2％，满足其理化性能指标要求。

表2 木浆硝化纤维素单基发射药2/1樟的内弹道性能

如表2所示，制得的木浆硝化纤维素单基发射药2/1樟满足其内弹道性能指标要求。

表3 木浆硝化纤维素单基发射药4/7石的理化性能

备注：指标要求为棉短绒硝化纤维素单基射药4/7石的指标要求；维也里试验采用两组平行样品试验。

如表3所示，制得的木浆硝化纤维素单基发射药4/7石的成分组成为：木浆硝化纤维素96％，二苯胺1.4％，挥发分2.4％，石墨0.2％，满足其理化性能指标要求。

表4 木浆硝化纤维素单基发射药4/7石的内弹道性能

如表4所示，制得的木浆硝化纤维素单基发射药4/7石满足其内弹道性能指标要求。

由以上实施例可知，依照本发明方法获得的木浆硝化纤维素单基发射药2/1樟、4/7石的理化性和内弹道性能均能满足棉短绒硝化纤维素制得的相同品号单基发射药的理化性能指标要求和内弹道性能指标要求。

Claims (12)

1.木浆硝化纤维素单基发射药，其特征在于：其成分按质量百分比计为：

木浆硝化纤维素80％～98％

安定剂1％～2％

挥发分1％～5％

钝感剂0％～6％

其它附加成分0％～7％

其中，其它附加成分是硝酸钾、硫酸钾、碳酸钙、二丁酯、硝基胍、石墨、二乙基二苯脲、二甲基二苯脲中的一种或几种；

制备方法包括以下步骤：

a、驱水：将含水木浆硝化纤维素进行驱水，制得水分质量百分比≤4.0％的木浆硝化纤维素；其中，步骤a驱水为离心驱水，分两步进行：

a1：先用体积浓度为72％～76％的乙醇驱水；

a2：再用体积浓度为95％～100％的乙醇驱水；

b、塑化：将步骤a驱水后的木浆硝化纤维素，按木浆硝化纤维素纯干量计，先加入1％～2％安定剂和50％～110％溶剂，再加入0％～7％其它附加成分，在-5℃～35℃下塑化混合60min～120min；

其中，所述的其它附加成分是硝酸钾、硫酸钾、碳酸钙、二丁酯、硝基胍、石墨、二乙基二苯脲、二甲基二苯脲中的一种或几种；所述的溶剂是乙醚、丙酮、乙醇或乙酸乙酯中任一种或两种混合；

c、将步骤b塑化后的木浆硝化纤维素，按现有技术中单基发射药制备方法，依次经压伸、切断、筛选、驱溶、钝感光泽、烘干，得木浆硝化纤维素单基发射药产品。

2.根据权利要求1所述的木浆硝化纤维素单基发射药，其特征在于：所述的安定剂是二苯胺。

3.根据权利要求1所述的木浆硝化纤维素单基发射药，其特征在于：所述的钝感剂是樟脑、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二硝基甲苯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的木浆硝化纤维素单基发射药，其特征在于：所述木浆硝化纤维素单基发射药是枪用单基发射药、炮用单基发射药。

5.根据权利要求4所述的木浆硝化纤维素单基发射药，其特征在于：所述枪用单基发射药是2/1樟单基发射药、4/7石单基发射药。

6.权利要求1～5任一项所述的木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、驱水：将含水木浆硝化纤维素进行驱水，制得水分质量百分比≤4.0％的木浆硝化纤维素；其中，步骤a驱水为离心驱水，分两步进行：

a1：先用体积浓度为72％～76％的乙醇驱水；

a2：再用体积浓度为95％～100％的乙醇驱水；

b、塑化：将步骤a驱水后的木浆硝化纤维素，按木浆硝化纤维素纯干量计，先加入1％～2％安定剂和50％～110％溶剂，再加入0％～7％其它附加成分，在-5℃～35℃下塑化混合60min～120min；

其中，所述的其它附加成分是硝酸钾、硫酸钾、碳酸钙、二丁酯、硝基胍、石墨、二乙基二苯脲、二甲基二苯脲中的一种或几种；所述的溶剂是乙醚、丙酮、乙醇或乙酸乙酯中任一种或两种混合；

c、将步骤b塑化后的木浆硝化纤维素，按现有技术中单基发射药制备方法，依次经压伸、切断、筛选、驱溶、钝感光泽、烘干，得木浆硝化纤维素单基发射药产品。

7.根据权利要求6所述的木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法，其特征在于：驱水分两步进行：

a1：先用体积浓度72％～76％的乙醇驱水至少3min；

a2：再用体积浓度为95％～100％的乙醇驱水至少10min。

8.根据权利要求7所述的木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法，其特征在于：a1步骤驱水3min～8min，a2步骤驱水10min～20min。

9.根据权利要求7或8所述的木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法，其特征在于：每54kg木浆硝化纤维素纯干量，a1步骤乙醇用量为20L～40L，a2步骤乙醇用量为40L～65L。

10.根据权利要求6所述的木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法，其特征在于：所述的安定剂是二苯胺。

11.根据权利要求6～8或10任一项所述的木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法，其特征在于：按木浆硝化纤维素纯干量计，步骤b中加入1.5％的安定剂，80％的溶剂。

12.根据权利要求9所述的木浆硝化纤维素单基发射药的制备方法，其特征在于：按木浆硝化纤维素纯干量计，步骤b中加入1.5％的安定剂，80％的溶剂。