CN113480387A - 一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药及其制备方法，主要以高分子富氟氧化剂、复合还原剂、敏化剂、粘结剂制备而成。本发明采用复合金属还原剂替代昂贵的小粒径球形活性金属，显著降低了产品的原材料成本，有利于产品的广泛推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药及其制备方法，属于民爆技术领域。
背景技术
富氟氧化剂是一类多氟聚烯烃、多氟聚酯、多氟聚醚类氟含量较高的高分子材料，具有较好的热稳定性能、抗老化性能、化学稳定性，与Mg、Al等活性金属可形成自维持的氧化还原反应体系，生成的氟化物的生成热相比氧化物的要大，可释放大量的热，反应产物无毒无害、对环境友好。但是，此类反应材料过于钝感。为了达到民爆工业炸药的猛度和反应敏感度，需提升此类复合材料的反应效率和反应速率。通常的方法是采用球形且小粒径的活性金属材料，一方面提高活性材料的比表面积，另一方面是为了提高活性金属材料的流散性。而球形、小粒径的活性金属材料由于雾化工艺的特殊性，导致产量较少且价格昂贵，其成本构成占复合材料总成本的60％以上，极大地限制了此类反应材料在民爆领域的推广应用。
发明内容
本发明公开的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其目的是解决当前工业炸药污染大、感度高、生产和运输过程中安全性低以及高分子富氟氧化剂基反应材料在民爆领域应用的成本过高的重大难题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现。
本发明公开的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药，以高分子富氟氧化剂、复合还原剂、敏化剂、粘结剂为主要组成成分，具有无硫无氮、微烟、感度低等优势，可广泛应用于工业炸药生产中。
一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，由高分子富氟氧化剂、复合还原剂、敏化剂和粘结剂组成。
其中，高分子富氟氧化剂为全氟聚醚、多氟聚烯烃、多氟聚酯中一种或多种；
复合还原剂，包括活性金属合金粉和活性金属粉。优选地，活性金属合金粉与活性金属粉的质量比为4:1～1:1。
所述活性金属合金选自镁合金，其中镁元素与其他金属元素的质量比为1:4～1:1。具体的所述活性金属合金选自铝镁合金、镁铝锌合金、镁钛合金、铝镁钛合金、铝镁锰合金、镁锂合金中的一种或多种。优选的，所述活性金属合金选自铝镁合金和/或镁铝锌合金。
所述的活性金属为铝粉与镁粉的混合物，其中铝粉与镁粉的质量比为3:1～1:5。
粘结剂为氟橡胶、硅橡胶、酚醛树脂、环氧树脂中一种或多种。
敏化剂为改性硼粉、改性镁粉、改性硅粉中一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，各原料按质量份包括：所述高分子富氟氧化剂30-75份、所述复合还原剂10-50份、所述敏化剂3-20份、所述粘结剂0.5-5份。
根据本发明的一些优选实施方式，所述复合还原剂的粒径为10-75μm。
根据本发明的一些优选实施方式，所述敏化剂的粒径为10-50μm。
一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，包括以下步骤：
(1)敏化
选取硼粉、镁粉、硅粉中一种或多种，与硅烷偶联剂KH550加入到乙酸乙酯中，搅拌1h，过滤干燥，得到敏化剂；
(2)预混
在惰性气氛保护下，将复合还原剂的原料、敏化剂在V型混料机中混合1h，得到敏化的还原剂混合物；
(3)造粒
将粘结剂加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将敏化的还原剂混合物、富氟氧化剂分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
将上述得到的分散液通过造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
有益效果：
1、本发明采用高分子富氟氧化剂、复合金属还原剂、敏化剂和粘结剂为原料，均为普通化学品试剂，来源广泛易得，采用简单的混粉、搅拌、造粒和干燥工艺即可制备，适宜工业化批量生产，过程安全可控。
2、本发明制备的炸药，可用于替代传统黑火药、铵油炸药、硝胺炸药、硝化甘油炸药等，具有无硫无氮、对环境友好、机械和静电感度低、安全性高等优势，可广泛应用于工业炸药生产中。
3、本发明采用复合金属还原剂替代昂贵的小粒径球形活性金属，显著降低了产品的原材料成本，有利于产品的广泛推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。除非特别说明，本发明实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
实施例1
一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)敏化
将硅烷偶联剂KH550和硼粉按照质量比2:98加入到乙酸乙酯中，搅拌1h，过滤干燥，得到改性硼粉；其中，硼粉粒径10μm；
(2)预混
在惰性气氛保护下，将25份铝镁合金粉(牌号FLMH4)、5份球形镁粉与球形铝粉的混合物(其中，镁粉与铝粉质量比为22:8)和5份改性硼粉在V型混料机中混合1h，得到敏化的还原剂混合物；其中，铝镁合金粉粒径为40μm，球形镁粉和球形铝粉直径均为10μm。
(3)造粒
将2份氟橡胶5702加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述敏化的还原剂混合物、63份聚偏氟乙烯粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，聚偏氟乙烯粉粒径160μm。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例2
一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)敏化
将硅烷偶联剂KH550和镁粉按照质量比2:98加入到乙酸乙酯中，搅拌1h，过滤干燥，得到改性镁粉；其中，镁粉粒径10μm；
(2)预混
在惰性气氛保护下，将40份金属还原剂镁铝锌合金粉(牌号AZ40M)、7份球形镁粉与球形铝粉的混合物(其中，镁粉与铝粉质量比为1:1)和5份改性镁粉在V型混料机中混合1h，得到敏化的还原剂混合物；其中镁铝锌合金粉粒径为40μm，球形镁粉和球形铝粉直径均为10μm。
(3)造粒
将3份酚醛树脂(分子量1000～3000)加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述敏化的还原剂混合物、45份聚四氟乙烯粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，聚四氟乙烯粉粒径160μm。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例3
一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)敏化
将硅烷偶联剂KH550和镁粉、硅粉按照质量比2:49:49加入到乙酸乙酯中，搅拌1h，过滤干燥，得到改性镁粉和硅粉的混合物；其中，硅粉和镁粉的粒径均为10μm；
(2)预混
在惰性气氛保护下，将28份合金中镁和铝的质量比1:4的镁铝合金粉、15份球形镁粉与球形铝粉的混合物(其中，镁粉与铝粉质量比为1:2)和10份改性镁粉与硅粉的混合物在V型混料机中混合1h，得到敏化的还原剂混合物；其中镁铝合金粉粒径为40μm，球形镁粉和球形铝粉直径均为10μm。
(3)造粒
将2份氟橡胶5702加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述敏化的还原剂混合物、45份聚四氟乙烯粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，聚四氟乙烯粉粒径160μm。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例4
一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)敏化
将硅烷偶联剂KH550和镁粉按照质量比2:98加入到乙酸乙酯中，搅拌1h，过滤干燥，得到改性镁粉；其中，镁粉粒径10μm；
(2)预混
在惰性气氛保护下，将40份金属还原剂镁铝锌合金粉(牌号AZ40M)、7份球形镁粉与球形铝粉的混合物(其中，镁粉与铝粉质量比为1:1)和5份改性镁粉在V型混料机中混合1h，得到敏化的还原剂混合物；其中镁铝锌合金粉粒径为40μm，球形镁粉和球形铝粉直径均为10μm。
(3)造粒
将3份酚醛树脂(分子量1000～3000)加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述敏化的还原剂混合物、15份聚四氟乙烯粉和30份全氟聚醚分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，聚四氟乙烯粉粒径160μm、全氟聚醚的分子量为500～2000。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例5
一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，具体步骤如下：
(1)敏化
将硅烷偶联剂KH550和镁粉按照质量比2:98加入到乙酸乙酯中，搅拌1h，过滤干燥，得到改性镁粉；其中，镁粉粒径10μm；
(2)预混
在惰性气氛保护下，将37份金属还原剂镁铝锌合金粉(牌号AZ40M)、7份球形镁粉与球形铝粉的混合物(其中，镁粉与铝粉质量比为1:1)和8份改性镁粉在V型混料机中混合1h，得到敏化的还原剂混合物；其中镁铝锌合金粉粒径为40μm，球形镁粉和球形铝粉直径均为10μm。
(3)造粒
将2份酚醛树脂(分子量1000～3000)加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述敏化的还原剂混合物、13份聚四氟乙烯粉和33份全氟聚醚甲酯分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。其中，聚四氟乙烯粉粒径160μm、全氟聚醚甲酯分子量为500～2000。
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，采用10Kg落锤25cm落高，从多个批次制备的工业炸药样品中进行抽样检测。测得本发明制得产品的撞击感度均为0％、摩擦感度均为0％，较传统的工业炸药(机械感度30％以上)，安全性能跨越提升。
通过激光点火测试，与未添加敏化剂的反应体系相比，测得敏化后的产品起始反应温度从原来的581℃降低至416℃，显著降低了体系的反应温度阈值。此外，配方组成不含硫、氮等元素，反应产物杜绝了氮氧化物、硫氧化物的产生，根本上解决了工业炸药对空气的污染难题。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，由高分子富氟氧化剂、复合还原剂、敏化剂、粘结剂制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，所述的富氟氧化剂为全氟聚醚、多氟聚烯烃、多氟聚酯中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，所述的复合还原剂，包括活性金属合金粉和活性金属粉；活性金属合金粉与活性金属粉的质量比为4:1～1:1。
4.根据权利要求3所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，所述活性金属合金选自镁合金，其中镁元素与镁合金中其他金属元素的质量比为1:4～1:1；
所述的活性金属为铝粉与镁粉的混合物，其中铝粉与镁粉的质量比为3:1～1:5。
5.根据权利要求1所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为氟橡胶、硅橡胶、酚醛树脂、环氧树脂中一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，所述的敏化剂为改性硼粉、改性镁粉、改性硅粉中一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，各原料按质量份：所述高分子富氟氧化剂30-75份、所述复合还原剂10-50份、所述敏化剂3-20份、所述粘结剂0.5-5份。
8.根据权利要求1所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，所述复合还原剂的粒径为10-75μm；述敏化剂的粒径为10-50μm。
9.根据权利要求1所述的一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)敏化
选取硼粉、镁粉、硅粉中一种或多种，与硅烷偶联剂KH550加入到乙酸乙酯中，搅拌1h，过滤干燥，得到敏化剂；
(2)预混
在惰性气氛保护下，将复合还原剂的原料、敏化剂在V型混料机中混合1h，得到敏化的还原剂混合物；
(3)造粒
将粘结剂加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将敏化的还原剂混合物、富氟氧化剂分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
将上述得到的分散液通过造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
10.一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药，其特征在于，根据权利要求1到9任一项所述的制备方法所得。
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|---|---|---|---|
| CN202110959709.4A CN113480387A (zh) | 2021-08-20 | 2021-08-20 | 一种高分子富氟氧化剂基低成本工业炸药及其制备方法 |
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| CN103506621A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-15 | 南京理工大学 | 一种氟橡胶包覆纳米铝粉复合粒子的制备方法 |
| CN110343020A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-10-18 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种纳米金属化炸药的制备方法 |
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2021
- 2021-08-20 CN CN202110959709.4A patent/CN113480387A/zh active Pending
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