CN115142117A - 一种球形单晶3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球形单晶3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑酮及其制备方法，属于单质炸药晶体质量控制领域。精细调控降温结晶工艺过程制备高品质NTO球形单晶；该方法制备得到NTO球形单晶的晶胞参数为
β＝106.61°，与α晶型晶体结构相吻合，密度达到1.941g/cm3(100K)，孔隙率低于0.3％，化学纯度大于99.5％。本发明的一种高品质NTO球形单晶的制备方法，在水系溶剂体系中通过控制温度、降温速率和搅拌速率，以达到调控NTO晶体质量的目的，整个过程操作简单，无需外加精密设备，反应条件温和、安全可靠、绿色高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种球形单晶3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮及其制备方法，属于单质炸药晶体质量控制领域。
背景技术
武器装备的高精尖发展对单质炸药毁伤威力、操作性和战场生存能力与安全性提出了越来越高的要求，单质炸药的晶体质量控制是提高单质炸药综合性能的重要突破点。
3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(3-nitro-1,2,4-triazol-5-one，NTO)是一种高能钝感单质炸药，直接由TO硝化反应制得的NTO结晶为锯齿状类杆形晶体，易聚集，对冲击波敏感，应用于混合炸药中时，混合炸药装药成型性能差，装药密度小，固含量降低，限制了NTO在混合炸药中的应用。现有技术采用快速冷却手段使棒状细小结构的NTO颗粒紧密团聚得到类球形NTO聚晶，可以实现粒度和球形化控制，撞击感度降低至20％，摩擦感度降低至16％，使装药时黏度降低，装药载量提高。相比聚晶而言，单晶体的内部缺陷和杂质更少，晶体纯度更高，晶体力学性能好，晶体受到外界机械力后反应热点减少，安全性可以有效改善。国内外火炸药研究者们制备出了类球形CL-20、HMX和RDX单晶，而目前制备的NTO晶体均为聚晶。因此，高品质NTO球形单晶的制备成为本领域技术人员丞待解决的难题。
类球形NTO的制备及其表征一文(含能材料,2005,13(z1):4-6)中在快速降温和高速搅拌等条件下制备得到类球形NTO，由球形化粒子的扫描电镜(SEM)图片可见，此类球形NTO由直径大约数微米的棒状细小结构紧密团聚而成。
球形化NTO晶体的制备及机械感度研究一文(化学推进剂与高分子材料,2019,17(02):23-26)中在表面活性剂聚乙烯醇的作用下通过升温和快速降温得到球形NTO，由SEM图片可见，聚乙烯醇含量为0.001％～0.01％时制备的球形NTO表面光滑，棱角少，是聚乙烯醇包覆于NTO表面制备得到球形NTO。
专利一种高晶体密度球形化NTO晶体及制备方法(CN201510673200.8)公开了一种高晶体密度球形化NTO晶体及其制备方法，降温结晶形成的球形NTO在低倍电子显微镜下显示为小晶体团聚而成的球形聚晶。
专利一种球形NTO晶体及其制备方法(CN202111613994.0)公开了一种通过限定降温过程中溶剂种类、饱和溶液温度、降温速率和搅拌速率的参数制备得到球形的NTO晶体，由所提供的SEM可知其为小晶体团聚而成的聚晶。
上述专利对NTO晶体的制备进行了研究，通过对降温结晶工艺条件进行调整，获得了不同尺寸的NTO球形聚晶，但是由于NTO晶体的特殊性，均没有得到高品质的NTO球形单晶。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的NTO重结晶所得NTO为聚晶、形貌差、缺陷含量较多的问题，提供一种球形单晶3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮及其制备方法。精细调控降温结晶工艺过程制备高品质NTO球形单晶；该方法制备得到NTO球形单晶的晶胞参数为
β＝106.61°，与α晶型晶体结构相吻合，密度达到1.941g/cm3(100K)，孔隙率低于0.3％，化学纯度大于99.5％，偏光显微镜下观察具有明显的黑十字消光现象，为典型的球晶，长径比小于1.1，撞击感度达到20-28％，摩擦感度达到8-12％，热分解活化能达到393.7kJ/mol，弹性模量达到20MPa。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高品质NTO单晶的球形化控制方案，具体步骤如下：
步骤一：将原料NTO溶解于水浴加热的溶剂中，然后在70～90℃温度下保温1h，得到溶液A。
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇等工业上常用溶剂的水系溶剂，水质量比为10～90％，NTO与溶剂的料比为20～50％，相比现有技术所用溶剂体系，选择范围更广，成本更低。
步骤二：保持温度不变，持续搅拌状态下，向步骤一所得的溶液A中加入添加剂，待溶质全部溶解后，恒温20～40min；所述添加剂与溶液A和添加剂总质量的质量比为0.01-0.03％；
所述添加剂为四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、卵磷脂、乙二醇、甲酸、乙酸、氨基酸等一种或多种组合；
步骤三：控制降温速率在3～10℃/min，搅拌速率200～500r/min，析出晶体后，在0℃下保温30min，得到混合体系B。
步骤四：将混合体系B静置24h，取上清液于烧杯中，控制上清液过饱和度为1.3％～1.8％，控制搅拌速率200～500r/min，降温速率0.2～0.5℃/min，直至晶体完全析出，抽滤、洗涤、干燥。
相比现有技术制备的球状NTO聚晶，实现了球形NTO单晶的制备，极大地提高和拓展了NTO的使用性能。
有益效果
1、本发明是一种高品质NTO球形单晶的制备方案，产品密度达到1.941g/cm3(100K)，孔隙率低于0.3％，化学纯度大于99.5％，偏光显微镜下观察具有明显的黑十字消光现象，为典型的球晶，长径比小于1.1，撞击感度达到20％-28％，摩擦感度达到8-12％，热分解活化能达到393.7kJ/mol，弹性模量达到20MPa，与原料和球形NTO聚晶相比(见表1)，密度、孔隙率、机械感度、热安全性以及力学性能都有显著改善。
2、采用现代工业生产常用的重结晶技术实现对NTO球形单晶的控制，制备条件温和，选用NTO重结晶常用溶剂N-甲基吡咯烷酮、乙醇的水系溶剂，水质量比为10～90％，选用十六烷基三甲基溴化铵、卵磷脂、乙二醇、甲酸、乙酸、氨基酸等单一或混合添加剂组分，质量为体系总质量的0.01-0.03％，可实现高品质NTO球形单晶的制备。
3、本发明是一种高品质NTO球形单晶的制备方法，在水系溶剂体系中通过控制温度、降温速率和搅拌速率，以达到调控NTO晶体质量的目的，整个过程操作简单，无需外加精密设备，反应条件温和、安全可靠、绿色高效。
附图说明
图1 NMP体系中制备的NTO球形单晶的扫描电镜图片；
图2 NMP体系中制备的NTO球形单晶的偏光显微镜图片；
图3 NMP体系中制备的NTO块状单晶的光学显微镜图片。
图4 NMP体系中制备的NTO球形聚晶的光学显微镜图片；
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。
实施例1
一种制备高品质NTO晶体的方法，具体步骤如下：
步骤一：在三口瓶中加入18g乙醇和水的混合溶液(乙醇80％，水20％)，将0.03％的乙酸加入混合溶剂中，加入1g NTO普通品，将所得的混合物缓慢升温至50℃，溶解升温过程中持续搅拌，搅拌速率500r/min，直至溶质全部溶解，得到溶液A；
步骤二：持续搅拌状态下，将步骤一所得的溶液A恒温40min；
步骤三：采用冷却水降温方法，将步骤二所得溶液A以10℃/min的速度降温，降至0℃后保温20min，速度搅拌为500r/min，得到混合体系B。
步骤四：将混合体系B静置24h，取上清液于烧杯中，测量温度为25℃，降低0.5℃，控制上清液过饱和度为1.3％，控制搅拌速率500r/min，降温速率0.3℃/min，直至晶体完全析出，抽滤、洗涤、干燥，得到高品质NTO晶体HQ-NTO-1。
实施例2
一种制备高品质NTO晶体的方法，具体步骤如下：
步骤一：在三口瓶中加入12g NMP和水的混合溶液中(NMP 25％，水75％)，将0.02％的甲酸加入混合溶剂中，加入1g NTO普通品，将所得的混合物缓慢升温至90℃，溶解升温过程中持续搅拌，搅拌速率300r/min，直至溶质全部溶解，得到溶液A；
步骤二：持续搅拌状态下，将步骤一所得的溶液A恒温30min；
步骤三：采用冷却水降温方法，将步骤二所得溶液A以5℃/min的速度降温，降至0℃后保温20min，速度搅拌为300r/min，得到混合体系B。
步骤四：将混合体系B静置24h，取上清液于烧杯中，控制上清液过饱和度为1.5％，控制搅拌速率300r/min，降温速率0.2℃/min，直至晶体完全析出，抽滤、洗涤、干燥，得到高品质NTO晶体HQ-NTO-2，如图1球形单晶的扫描电镜图片所示，NTO为微米级别单晶，球形度高，表面光滑，如图2球形单晶的偏光显微镜图片所示，NTO呈现明显的黑十字消光现象，为球晶的典型特征。
实施例3
一种制备高品质NTO晶体的方法，具体步骤如下：
步骤一：在三口瓶中加入15g乙醇和水的混合溶液中(乙醇90％，水10％)，将0.02％的四丁基溴化铵加入混合溶剂中，加入1g NTO普通品，将所得的混合物缓慢升温至75℃，溶解升温过程中持续搅拌，搅拌速率300r/min，直至溶质全部溶解，得到溶液A；
步骤二：持续搅拌状态下，将步骤一所得的溶液A恒温40min；
步骤三：采用冷却水降温方法，将步骤二所得溶液A以3℃/min的速度降温，降至0℃后保温20min，速度搅拌为300r/min，得到混合体系B。
步骤四：将混合体系B静置24h，取上清液于烧杯中，控制上清液过饱和度为1.5％，控制搅拌速率300r/min，降温速率0.5℃/min，直至晶体完全析出，抽滤、洗涤、干燥，得到高品质NTO晶体HQ-NTO-3。
实施例4
一种制备高品质NTO晶体的方法，具体步骤如下：
步骤一：在三口瓶中加入12g NMP-水的混合溶液中(NMP 25％，水75％)，将0.02％的卵磷脂加入混合溶剂中，加入1g NTO普通品，将所得的混合物缓慢升温至90℃，溶解升温过程中持续搅拌，搅拌速率300r/min，直至溶质全部溶解，得到溶液A；
步骤二：持续搅拌状态下，将步骤一所得的溶液A恒温40min；
步骤三：采用冷却水降温方法，将步骤二所得溶液A以8℃/min的速度降温，降至0℃后保温20min，速度搅拌为300r/min，得到混合体系B。
步骤四：将混合体系B静置24h，取上清液于烧杯中，控制上清液过饱和度为1.8％，控制搅拌速率300r/min，降温速率0.3℃/min，直至晶体完全析出，抽滤、洗涤、干燥，得到高品质NTO晶体HQ-NTO-4。
针对上述制备的晶体进行了化学纯度、孔隙率(真密度法)、长短轴比、分解峰值温度(DSC，10℃/min)、力学性能等测试，结果见表1。
表1 NTO样品性能测试
对比例1
探究降温结晶工艺条件对NTO晶体形貌的影响，按照实施例3的方法制备NTO晶体，具体工艺参数参照表2。
表2乙醇和水(9:1)体系降温结晶工艺条件对NTO晶体形貌的影响
由表2可见，添加剂含量在0.01％～0.03％,上清液降温速率控制在0.2～0.5℃/min，过饱和度为1.3％～1.8％条件下可以制备得到NTO球形单晶，此范围之外制备得到的NTO单晶呈块状或棒状，容易聚晶，如图3为NMP体系中制备的NTO块状单晶的光学显微镜图片，球形度差。
对比例2
在三口瓶中加入2gNMP和6g蒸馏水，向混合溶液中加入1gNTO，搅拌，95℃下加热至全部溶解。夹套中迅速导入低温介质，使结晶液快速降温，控制降温速度为10℃/min。保持高速搅拌使得结晶液始终处于湍流状态，直至结晶液降至室温。过滤干燥，得到NTO球形聚晶样品，见图4，光学显微镜下NTO球形聚晶的球形化程度相比球形单晶低。
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 (5)
1.一种球形单晶3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮，其特征在于：在偏光显微镜下呈现明显的黑十字消光现象，为球形单晶；100K温度下，晶体密度达到1.941g/cm3；所述晶体孔隙率低于0.3％，化学纯度大于99.5％；所述晶体长径比小于1.1，撞击感度达到20％-28％，摩擦感度达到8-12％，热分解活化能达到393.7kJ/mol，弹性模量达到20MPa。
2.一种球形单晶3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将原料NTO溶解于水浴加热的溶剂中，然后在70～90℃下保温直至充分溶解，得到溶液A；
步骤二、保持温度不变，持续搅拌状态下，向溶液A中加入添加剂，恒温至添加剂全部溶解；所述添加剂与溶液A和添加剂总质量的质量比为0.01-0.03％；
步骤三、控制降温速率在3-10℃/min，搅拌，析出晶体后，在0℃下保温30min，得到混合体系B；
步骤四、将混合体系B静置后，取上清液；持续搅拌，控制上清液过饱和度为1.3％～1.8％，降温直至晶体全部析出，降温速率0.2～0.5℃/min，抽滤、洗涤、干燥，得到球形单晶3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤一中溶剂为N-甲基吡咯烷酮或乙醇的水系溶剂，其中水含量为10％～90％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤二中的添加剂为四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、卵磷脂、乙二醇、甲酸、乙酸和氨基酸中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤二、三和四中搅拌的速率为200～500r/min。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894462A (en) * | 1988-06-24 | 1990-01-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Preparation of spheroidal 3-nitro-1,2, 4-triazole-5-one |
| CN105274625A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-27 | 北京理工大学 | 一种高晶体密度球形化nto晶体及制备方法 |
| CN105418524A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-23 | 山西北化关铝化工有限公司 | 一种特质3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的制备方法 |
| CN108409676A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-08-17 | 北京理工大学 | 一种控制nto晶体形貌与粒度的方法 |
| CN113336610A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-09-03 | 北京理工大学 | 一种新晶型nto单质炸药及其制备方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4894462A (en) * | 1988-06-24 | 1990-01-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Preparation of spheroidal 3-nitro-1,2, 4-triazole-5-one |
| CN105274625A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-27 | 北京理工大学 | 一种高晶体密度球形化nto晶体及制备方法 |
| CN105418524A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-23 | 山西北化关铝化工有限公司 | 一种特质3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的制备方法 |
| CN108409676A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-08-17 | 北京理工大学 | 一种控制nto晶体形貌与粒度的方法 |
| CN113336610A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-09-03 | 北京理工大学 | 一种新晶型nto单质炸药及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| KWANG-JOO KIM: "Spherulitic crystallization of 3-nitro-1, 2, 4-triazol-5-one in water plus N-methyl-2-pyrrolidone", 《JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH》, vol. 208, pages 569 - 578 * |
| 刘萌;李笑江;严启龙;王晗;宋振伟;王克强;: "硝铵类高能炸药重结晶降感技术研究进展", 化学推进剂与高分子材料, no. 06, pages 54 - 56 * |
| 郁卫飞等: "类球形NTO的制备及其表征", 《含能材料》, vol. 13, pages 4 - 6 * |
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