CN108997238A - 一种细颗粒nto的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于含能材料技术领域，尤其涉及一种细颗粒NTO的制备方法。本发明提供了一种细颗粒NTO的制备方法，包括以下步骤：将原料NTO的溶解液在搅拌条件下滴加到冷水中，对混合料液依次进行过滤和干燥，得到细颗粒NTO；所述溶解液的溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述溶解液的温度为60～80℃；所述冷水的温度为0～5℃；所述搅拌的速率为300～500r/min。本发明提供的制备方法工艺简单，制备得到的NTO颗粒较细，且粒度分布范围较窄。

Description

一种细颗粒NTO的制备方法
技术领域
本发明涉及含能材料技术领域，尤其涉及一种细颗粒NTO的制备方法。
背景技术
3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(简称NTO)是一种高能低感、易于成型的单质炸药。它的密度高达1.93g/cm3，能量接近环三次甲基三硝胺(简称RDX)，感度接近三氨基三硝基苯(简称TATB)，主要用于制造低易损塑料粘结炸药，可以代替TATB作为以环四亚甲基四硝胺(简称HMX)为基的混合炸药的活性钝感剂，因此在实际应用中比普通炸药RDX、HMX更具有吸引力。
现今反应制得的NTO晶体多为典型的棒状结构，对冲击波刺激敏感。而且，其粒径分布在几十至几百微米之间，粒度较粗，且粒度范围较宽，均一性较差，使混合炸药装药成型性能差，装药密度小，固含量降低，从而限制了其应用范围。因此，对NTO进行重结晶处理，改善NTO晶体形貌，缩小NTO晶体粒度的分布范围，对推动NTO在武器装备中的实际应用具有重要意义。
现有重结晶技术主要包括冷却结晶法、喷射法、减压蒸馏法、超临界法。上述技术不仅工艺复杂，并且虽然能够使得粒度得到一定程度的细化，但是重结晶得到的NTO仍存在晶体粒度分布范围宽的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种细颗粒NTO的制备方法，本发明提供的制备方法工艺简单，制备得到的NTO颗粒较细，且粒度分布范围较窄。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种细颗粒NTO的制备方法，包括以下步骤：
将原料NTO的溶解液在搅拌条件下滴加到冷水中，对所得混合料液进行过滤，得到细颗粒NTO；
所述溶解液的溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述溶解液的温度为60～80℃；所述冷水的温度为0～5℃；所述搅拌的速率为300～500r/min。
优选的，所述溶解液的温度为70～80℃。
优选的，所述冷水的温度为0℃或2～5℃。
优选的，所述搅拌的速率为400r/min。
优选的，所述混合料液中氮甲基吡咯烷酮与冷水的体积比为1:5～8；所述溶解液中原料NTO的质量百分浓度为30～35％。
优选的，所述滴加的速度为0.1～0.4L/min。
优选的，所述过滤在0～5℃的条件下进行。
优选的，所述过滤后还包括对过滤后的固体产物进行干燥。
优选的，所述干燥的温度为2～5℃。
本发明提供了一种细颗粒NTO的制备方法，包括以下步骤：将原料NTO的溶解液在搅拌条件下滴加到冷水中，对混合料液依次进行过滤和干燥，得到细颗粒NTO；所述溶解液的溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述溶解液的温度为60～80℃；所述冷水的温度为0～5℃；所述搅拌的速率为300～500r/min。本发明采用冷却结晶法和溶剂-反溶剂沉淀法相结合的方式进行NTO重结晶，即60～80℃溶解液加入0～5℃冷水中，一方面由于温度降低发生快速冷却结晶；另一方面，0～5℃的水与60～80℃氮甲基吡咯烷酮相比较，NTO在0～5℃的水中的溶解度极低，可看作60～80℃氮甲基吡咯烷酮的反溶剂(如图4和表1所示)，因此，60～80℃的溶解液加入0～5℃冷水中，迅速形成过饱和溶液，析出结晶，两方面共同作用，使NTO发生重结晶；配合本发明的快速搅拌，析出晶体迅速均匀分散到整个结晶体系中，从而使晶体不易生长，加之结晶体系温度较低，也不利于晶体生长，因此得到的NTO颗粒较细，且粒度分布较窄。实施例结果表明，本发明提供的制备方法制备得到的NTO颗粒较细，晶体形状规则，均一性好，且粒度范围分布窄，平均粒径为30～50μm。
附图说明
图1为实施例1中NTO原料的电子显微镜图；
图2为实施例1得到的细颗粒NTO的电子显微镜图；
图3为实施例1得到的细颗粒NTO的粒度分布图；
图4为NTO在不同温度和体积比(水/NMP的比值)条件下的溶解度柱状图。
具体实施方式
本发明提供了一种细颗粒NTO的制备方法，包括以下步骤：
将原料NTO的溶解液在搅拌条件下滴加到冷水中，对所得混合料液进行过滤，得到细颗粒NTO；
所述溶解液的溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述溶解液的温度为60～80℃；所述冷水的温度为0～5℃；所述搅拌的速率为300～500r/min。
本发明将原料NTO的溶解液在搅拌条件下滴加到冷水中，对所得混合料液进行过滤，得到细颗粒NTO。在本发明中，所述溶解液的溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述氮甲基吡咯烷酮与冷水的体积比优选为1:5～8，进一步优选为1:7～8；所述溶解液中原料NTO的质量百分浓度优选为30～35％，进一步优选为33～35％。在本发明中，所述溶解液的温度为60～80℃，优选为70～80℃，更优选为80℃，在此温度下，原料NTO在氮甲基吡咯烷酮中的溶解度较大；所述冷水的温度为0～5℃，优选为0℃或2～5℃。本发明将60～80℃溶解液加入0～5℃冷水中，发生快速冷却结晶，同时0～5℃的水与60～80℃氮甲基吡咯烷酮相比较，NTO在0～5℃的水中的溶解度极低，可看作60～80℃氮甲基吡咯烷酮的反溶剂，因此，60～80℃的溶解液加入0～5℃冷水中，迅速形成过饱和溶液，析出结晶。如图4和表1所示，图4为NTO在不同温度和体积比(水/NMP的比值)条件下的溶解度柱状图，表1对应图4的具体数值。从图4和表1可以看出，原料NTO在60～80℃的氮甲基吡咯烷酮中具有很大的溶解度，随着温度降低，NTO在氮甲基吡咯烷酮中的溶解度虽然有所降低，但溶解度依然很大，因此，单纯依靠冷却结晶很难将大部分NTO析出；而从图4和表1可以看出，NTO在0～5℃的水中的溶解度却很低，因此，可将0～5℃的水作为60～80℃氮甲基吡咯烷酮的反溶剂，并根据对溶解度的要求对二者的体积比进行调整，以确保原料NTO在冷却结晶和溶剂-反溶剂沉淀法的双重作用下最大析出。
表1.NTO在不同温度和体积比条件下的溶解度
在本发明中，所述搅拌的速率为300～500r/min，优选为400～500r/min，更优选为400r/min。本发明所述搅拌速率使析出晶体迅速均匀分散到整个结晶体系中，从而使晶体不易生长，有利于得到颗粒较细且粒度分布窄的NTO。本发明对所述原料NTO、氮甲基吡咯烷酮和冷水的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知来源的NTO、氮甲基吡咯烷酮和冷水即可。本发明所述滴加的速度优选为0.1～0.4L/min，进一步优选为0.1～0.2L/min；本发明所述滴加速度能够使溶解液匀速加入冷水中，使结晶处于一种稳定的推动力下，有利于得到颗粒较细且粒度分布窄的NTO。
将原料NTO的溶解液在搅拌条件下滴加到冷水中后，本发明对所得混合料液进行过滤，得到细颗粒NTO。在本发明中，所述过滤优选在0～5℃条件下进行，进一步优选为1～4℃。本发明对所述过滤的实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的实施方式即可。在本发明中，优选采用带夹套的过滤器，通入冷冻液，控制过滤的温度为0～5℃。本发明所述过滤后，优选还包括对过滤后的固体产物进行干燥，所述干燥的温度优选为2～5℃，进一步优选为2～4℃，所述干燥采用的设备优选采用冷干机。
下面结合实施例对本发明提供的细颗粒NTO的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将1000gNTO原料溶于1.8L氮甲基吡咯烷酮中，恒温水浴温度为80℃。结晶机中加入14L纯净水，开启搅拌，搅拌转速为400r/min，开启冷冻循环，使结晶机内纯净水温度降至0℃，使用恒压滴液漏斗滴加溶解液，控制结晶机内温度为0～5℃，滴加时间为5min，滴加完成后，过滤，干燥，即得细颗粒NTO。
对实施例1的NTO原料和得到的细颗粒NTO进行电子显微镜测试，测试结果如图1和图2所示。图1为NTO原料的电子显微镜图，图2为细颗粒NTO的电子显微镜图。图1结果显示，结晶前，NTO原料为典型的棒状结构，粒度较粗，大概在几百微米左右，且晶体形状不规则，均一性较差；图2结果显示，结晶后的NTO为片状晶体，粒度范围较窄，粒径分布在30～50μm左右，且晶体形状相对较为规则，均一性较好。
对实施例1得到的细颗粒NTO进行粒度分布测试，测试结果见图3。从图3可以看出，采用本发明方法得到的细颗粒NTO粒度主要分布在30～50μm左右，与图2电子显微镜显示结果一致，说明本发明得到的细颗粒NTO晶体粒度分布较窄，且颗粒较细。
实施例2
将1000gNTO原料溶于1.8L氮甲基吡咯烷酮中，恒温水浴温度为70℃。结晶机中加入14L纯净水，开启搅拌，搅拌转速为500r/min，开启冷冻循环，使结晶机内纯净水温度降至3℃，使用恒压滴液漏斗滴加溶解液，控制结晶机内温度为0～5℃，滴加时间为15min，滴加完成后，过滤，干燥，即得细颗粒NTO。
对实施例2得到的细颗粒NTO进行电子显微镜测试，测试结果与实施例1得到的细颗粒NTO的电子显微镜图相似，结晶后的NTO为片状晶体，粒度范围较窄，平均为30μm，且晶体形状相对较为规则，均一性较好。
对实施例2得到的细颗粒NTO进行粒度分布测试，测试结果与实施例1得到的细颗粒NTO的粒度分布图相似，得到的细颗粒NTO粒度主要分布在30～40μm左右，晶体粒度较细，且分布较窄。
由以上实施例可知，本发明提供的制备方法工艺简单，制备得到的NTO颗粒较细，且粒度分布范围较窄。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种细颗粒NTO的制备方法，包括以下步骤：
将原料NTO的溶解液在搅拌条件下滴加到冷水中，对所得混合料液进行过滤，得到细颗粒NTO；
所述溶解液的溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述溶解液的温度为60～80℃；所述冷水的温度为0～5℃；所述搅拌的速率为300～500r/min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶解液的温度为70～80℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷水的温度为0℃或2～5℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为400r/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合料液中氮甲基吡咯烷酮与冷水的体积比为1:5～8；所述溶解液中原料NTO的质量百分浓度为30～35％。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述滴加的速度为0.1～0.4L/min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过滤在0～5℃的条件下进行。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过滤后还包括对过滤后的固体产物进行干燥。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为2～5℃。
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