CZ35243U1 - Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu - Google Patents
Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ35243U1 CZ35243U1 CZ202138718U CZ202138718U CZ35243U1 CZ 35243 U1 CZ35243 U1 CZ 35243U1 CZ 202138718 U CZ202138718 U CZ 202138718U CZ 202138718 U CZ202138718 U CZ 202138718U CZ 35243 U1 CZ35243 U1 CZ 35243U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- nitrotriazolone
- solution
- crystallization
- crystals
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
- C06B25/34—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being a nitrated acyclic, alicyclic or heterocyclic amine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
- C06B45/02—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising particles of diverse size or shape
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D249/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
- C07D249/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
- C07D249/08—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles
- C07D249/10—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
- C07D249/12—Oxygen or sulfur atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D249/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
- C07D249/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
- C07D249/08—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles
- C07D249/10—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
- C07D249/14—Nitrogen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
- C08K5/175—Amines; Quaternary ammonium compounds containing COOH-groups; Esters or salts thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
Description
Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu
Oblast techniky
Technické řešení se týká krystalizačního roztoku pevného nitrotriazolonu, který má za cíl zlepšit jeho vlastnosti pro další zpracování a snížit citlivost k mechanickým podnětům.
Dosavadní stav techniky
Účelem krystalizace pevných nitrolátek je vylepšení jejích vlastností, jako je citlivost k mechanickým podnětům, rázové vlně, snížení obsahu kyselosti nebo jiných nečistot a získání krystalů požadovaného tvaru a rozměrů. V případě nitrotriazolonu jde zejména o produkci dostatečně zaoblených krystalů pro výrobu za horka litelných trhavinových mas. Pro běžnou produkci jde zejména o třídu hrubosti 1 a 2.
Nejběžnějším způsobem krystalizace nitrotriazolonu (5-nitro-l,2-dihydro-l,2,4-triazol-3-on) na třídu hrubosti 1 a 2 (350 a 450 mikrometrů) je krystalizace surového materiálu, získaného nitrací vstupní látky z vody. Toto řešení mají zavedeny průmyslové podniky, včetně Explosia a.s. Nevýhodou daného řešení je relativně nízká rozpustnost nitrotriazolonu v horké vodě (pouze cca 10 až 12 %), díky čemuž je obtížné vytvořit větší frakce dostatečné kvality a také poměrně nízká kvalita krystalů obsahující srostlice a nepravidelné tvary.
Hrubé frakce je pak třeba vytvářet při nízkých otáčkách míchadla krystalizátoru, což způsobuje další zhoršení tvaru krystalů a vznik srostlic a může vést také k sedimentaci části materiálu. Materiál pak není ideální k produkci odlévaných trhavin, případně propelentů a někdy také roste citlivost materiálu k nárazu. Výhodou je pochopitelně poměrně ekologicky akceptovatelná výroba bez toxických a těkavých rozpouštědel, jakož i vyšší míra bezpečnosti procesu.
Mezi nové způsoby krystalizace patří metoda autorů Winfried Pabst, Horst H. Jobelius, popsaná v patentové přihlášce WO 1994006779 Al: Nitrotriazolone for detonation purposes z roku 1994. Autoři popisují, že rozhodující oblastí použití nitrotriazolonu - je jeho použití jako necitlivé výbušniny. Pro použití v necitlivé munici se obvykle uvádí, že nitrotriazolon je užíván ve sférické krystalické formě. Kromě toho by krystalický nitrotriazolon měl mít distribuci velikosti zrn, která je v základním poměru mezi 100 až 300 pm. Průměrná velikost zrna je přibližně 200 až 230 pm. Materiál, který je také velmi málo citlivý a který vznikl za zvláštních krystalizačních podmínek, má průměrnou velikost zma 52 pm a v základních poměrech je mezi 100 a 10 pm. Získaná zrnitost také vede ke známým uváděným vlastnostem (pro jemnější frakce) jako je nízká citlivost k detonaci a vysoký kritický průměr. Takový materiál pak nelze iniciovat azidem olovnatým při zkoušce v rozbušce. Skenovací elektronové mikrofotografie tohoto materiálu ukazuje sférické aglomeráty podobné tvaru mořských ježků. Krystaly nitrotriazolonu jsou získávány vléváním roztoku nitrotriazolonu v alkoholu do srážedla typu toluen nebo xylen za vysokých otáček míchadla. Zásadní nevýhodou je využití toxických a hořlavých rozpouštědel.
Mezi jiné nové způsoby úpravy nitrotriazolonu krystalizaci patří metoda práce popsaná v článku „Způsoby přípravy sférických částic NTO“ z dubna 2014, který vyšel v Central European Journal of Energetic Materials od autorů J. Lasota a kol. Článek předkládá přehled metod rekrystalizace nitrotriazolonu se zvláštním důrazem na rekrystalizaci zaměřenou na získání sférických částic s nízkou porozitou. Byl testován vliv vybraných rozpouštědel a povrchově aktivních látek na výsledky rekrystalizace. Produkt ve formě sféroidních částic byl získán pro vybrané systémy rozpouštědla a povrchově aktivní látky. Byla testována objemová hmotnost, povrchová plocha krystalů, distribuce velikosti, citlivost na tření a náraz pro sférický nitrotriazolon a byla také provedena termická analýza. Nejúčinnější je podle autorů krystalizace s použitím N-methylpyrrolidonu s poměrně rychlým chlazením suspenze. Tento způsob je
- 1 CZ 35243 UI popisován i v dalších pracích, jeho nevýhodou je obtížná proveditelnost v průmyslových podmínkách. Rychlé chlazení až 10 K/minutu je v běžných velkých reaktorech a krystalizátorech neproveditelné. Problematické je také poměrně toxické rozpouštědlo N-methylpyrrolidon.
Jiná metoda je popsána v registračním patentu US-H 990 H. Je založena na rozpuštění nitrotriazolonu v horkém dimethylsulfoxidu (DMSO); dále vstřikování horkého roztoku nitrotriazolonu/DMSO otvorem 0,70 mm nebo menším do methylenchloridu při teplotě místnosti, a izolace jemně rozptýlených částic nitrotriazolonu, které se následně izolují. Nevýhodou je použití toxických látek a obtížné oddělení ve výsledné směsi.
Cílem předkládaného technického řešení je do značné míry odstranit uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky.
Podstata technického řešení
Cíle technického řešení je dosaženo pomocí roztoku pro krystalizaci nitrotriazolonu, který obsahuje vodu a triethanolamin oleát nebo také vyšší polysacharid nebo také propylenkarbonát. Uvedená směs je vyhřátá až nad teplotu rozpuštění pevného podílu a následně je řízené ochlazena za definovaného míchání ve vhodné nádobě (krystalizátoru) s daným míchadlem. Triethanolamin oleát zvyšuje zaoblenost krystalů, do určité míry ovšem snižuje střední velikost získaných krystalů. Ve vysokých koncentracích pak naopak zvyšuje střední velikost získaných krystalů a zvyšuje dále jejich zaoblenost, nicméně pak již zvyšuje počet srostlic/aglomerátů. Na rozdíl od jiných povrchově aktivních látek nepodporuje triethanolamin oleát sekundární krystalizaci a vznik nových jemných frakcí během krystalizačního procesu. Rozpustnost nitrotriazolonu ve směsi propylenkarbonát s vodou a triethanolamin oleátem je vyšší než v samotné vodě, a to až přibližně dvojnásobně. Díky tomu je možné vytvořit větší krystaly i při dostatečně vysokých otáčkách míchadla. Zároveň v této směsi vznikají jednotlivější a pravidelnější monokrystaly (nízký počet srostlic), než pokud je jako rozpouštědlo použita samotná voda (samotný propylenkarbonát poskytuje také nevhodný tvar krystalů). Z ekonomického hlediska je nejvhodnější použít ke krystalizaci vodu s triethanolamin oleátem s obsahem 10 až 50 % propylenkarbonátu, vyšší koncentrace pak už nepřináší další užitek. Nejvhodnější pro získání dobrého tvaru krystalů je koncentrace propylenkarbonátu 40 až 60 %. Pro získání dostatečně zaoblených krystalů je potřeba poměrně intenzivního míchání během chlazení suspenze. Krystaly jsou do určité míry hranolovité, nicméně jsou to poměrně jednotlivé čiré monokrystaly s nízkou citlivostí k nárazu. Propylenkarbonát je díky novým metodám syntézy z propylenu a oxidu uhličitého poměrně cenově výhodný, a navíc je velmi málo zdravotně závadný a ekologicky vhodný (při výrobě je spotřebováván skleníkový plyn). Roztok je možné použít opakovaně, více než desetkrát. Nakonec je možné likvidovat odpadní roztok ve vhodných čistírnách odpadních vod. Propylenkarbonát se poměrně ochotně odbourává činností baktérií na oxid uhličitý a vodu. Jiným způsobem zpracování odpadní směsi je vakuová destilace jednotlivých složek roztoku.
V případě použití polysacharidu ke zvětšení krystalů nitrotriazolonu nemusí být použit propylenkarbonát, nicméně tvar krystalů není natolik zlepšen. Vhodné jsou polysacharidy, tvořící viskóznější roztoky, než samotná voda. Vhodná je např. tzv. guarová guma, tedy produkt z guarových bobů (Cyamopsis tetragonoloba). Tato látka vytváří poměrně extrémně viskózní vodné roztoky a je použitelná ve velmi nízké koncentraci, cca maximálně 5 g/100 1 roztoku. Jinou vhodnou látkou je např. oxidovaný bramborový škrob, který je použitelný ve vyšších koncentracích. Obecně polysacharidy a jiné polymery zvyšují viskozitu roztoků, čímž při krystalizaci umožňují vznik menšího počtu nukleačních jader a ve výsledku větších krystalů. Také polysacharidy zvyšují do určité míry zaoblenost vznikajících krystalů a vhodnost získaného krystalického nitrotriazolonu pro licí aplikace.
-2CZ 35243 UI
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1
Roztok 10 kg nitrotriazolonu v 90 1 vody a 10 g triethanolamin oleátu byl za míchání vyhřát na teplotu 95 °C. Dále byl v krystalizátoru při rychlosti otáček vrtulového míchadla 300 ot/min po dobu 10 minut. Poté byl ochlazen na teplotu 25 °C rychlostí chlazení cca 2 °C/minutu. Pevný podíl byl oddělen na vakuové nuči, promyt malým množstvím vody a vysušen.
Výtěžek tvořil 9,15 kg vlhkého materiálu, po vysušení byla objemová hmotnost materiálu cca 930 g/1. Střední velikost krystalů byla cca 280 mikrometrů. Produkt byl tvořen zaoblenými srostlicemi a monokrystaly, použitelnými pro litou kompozici 70% nitrotriazolonu/30 % TNT (směs za horka je téměř plně tekutá). Citlivost materiálu k nárazu je rovna 20 J.
Příklad 2
Roztok 10 kg nitrotriazolonu v 90 1 vody 5 g guarové gumy a 10 g triethanolamin oleátu byl za míchání vyhřát na teplotu 95 °C. Dále byl v krystalizátoru při rychlosti otáček vrtulového míchadla 300 ot/min po dobu 10 minut. Poté byl ochlazen na teplotu 25 °C rychlostí chlazení cca 2 °C/minutu. Pevný podíl byl oddělen na vakuové nuči, promyt malým množstvím vody a vysušen.
Výtěžek tvořil 9,2 kg vlhkého materiálu, po vysušení byla objemová hmotnost materiálu cca 920 g/1. Střední velikost krystalů byla cca 360 mikrometrů (odpovídá třídě 1). Produkt byl tvořen zaoblenými srostlicemi a monokrystaly, použitelnými pro litou kompozici 70 % nitrotriazolonu/30 % TNT (směs za horka je téměř plně tekutá). Citlivost materiálu k nárazu je rovna 20 J.
Příklad 3
Roztok 15 kg nitrotriazolonu v 60 1 vody, 40 1 propylenkarbonátu a 10 g triethanolamin oleátu byl za míchání vyhřát na teplotu 95 °C. Dále byl v krystalizátoru při rychlosti otáček vrtulového míchadla 300 ot/min po dobu 10 minut. Poté byl ochlazen na teplotu 25 °C rychlostí chlazení cca 2 °C/minutu. Pevný podíl byl oddělen na vakuové nuči, promyt malým množstvím vody a vysušen.
Výtěžek tvořil 12,2 kg vlhkého materiálu, po vysušení byla objemová hmotnost materiálu cca 950 g/1. Produkt byl tvořen zaoblenými srostlicemi a monokrystaly, střední velikosti cca 350 mikrometrů (odpovídající třídě 1), použitelnými pro litou kompozici 70 % nitrotriazolonu/30 % TNT (směs za horka je plně tekutá). Citlivost materiálu k nárazu je rovna 15 až 20 J.
Průmyslová využitelnost
Krystalizační roztoky podle tohoto technického řešení lze použít k úpravě vlastností pevných nitrolátek, především k úpravě tvaru krystalů nitrotriazolu. Směsi s nitrotriazolem jsou pak používány jako trhavinová náplň ve vojenství nebo jako propelenty, např. pro automobilový průmysl (airbagy, utahovače pásů).
Claims (3)
1. Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu, vyznačující se tím, že obsahuje vodu a triethanolamin 5 oleát jako pomocnou látku pro zaoblení krystalů.
2. Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu, vyznačující se tím, že obsahuje vodu a triethanolamin oleát a póly sacharid jako pomocnou látku pro zaoblení krystalů.
ίο
3. Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu, vyznačující se tím, že obsahuje vodu a triethanolamin oleát jako pomocnou látku pro zaoblení krystalů a propylenkarbonát pro zvětšení krystalů.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202138718U CZ35243U1 (cs) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202138718U CZ35243U1 (cs) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ35243U1 true CZ35243U1 (cs) | 2021-07-20 |
Family
ID=76969117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ202138718U CZ35243U1 (cs) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ35243U1 (cs) |
-
2021
- 2021-04-12 CZ CZ202138718U patent/CZ35243U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Preparation and Properties of Submicrometer‐Sized LLM‐105 via Spray‐Crystallization Method | |
| Liu et al. | Effect of drying on particle size and sensitivities of nano hexahydro-1, 3, 5-trinitro-1, 3, 5-triazine | |
| van der Heijden et al. | Energetic materials: crystallization, characterization and insensitive plastic bonded explosives | |
| Guo et al. | Solid–solid phase transition study of ε-CL-20/binder composites | |
| Szczygielska et al. | Friction sensitivity of the ε-CL-20 crystals obtained in precipitation process | |
| Vijayalakshmi et al. | Particle size management studies on spherical 3‐nitro‐1, 2, 4‐triazol‐5‐one | |
| Guillevic et al. | Optimization of an antisolvent method for RDX recrystallization: influence on particle size and internal defects | |
| CN110590565A (zh) | 高度球形化的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯晶体的制备方法 | |
| CN103936534A (zh) | 一种特质细化hmx晶体及制备方法 | |
| CN100363352C (zh) | 3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮的超细化工艺 | |
| Damiri et al. | Micro-seeding and soft template effects on the control of polymorph and morphology of HMX micro particles in solvent-antisolvent process | |
| Manner et al. | Examining explosives handling sensitivity of trinitrotoluene (TNT) with different particle sizes | |
| CZ35243U1 (cs) | Roztok pro krystalizaci nitrotriazolonu | |
| Kim et al. | Solvent effect on particle morphology in recrystallization of HMX (cyclotetramethylenetetranitramine) using supercritical carbon dioxide as antisolvent | |
| US9790137B1 (en) | Nanoscale cocrystalline explosives | |
| US8747581B2 (en) | Particles of an explosive of low sensitivity to shock and associated treatment process | |
| US5099008A (en) | Process of reducing shock sensitivity of explosive nitramine compounds by crystal modification | |
| CN108976176A (zh) | 3，3’-二氨基-4, 4’-氧化偶氮呋咱炸药晶体的细化方法 | |
| CN106518883B (zh) | 纳米ε晶型六硝基六氮杂异戊兹烷炸药及其批量制备方法 | |
| Blas et al. | Nanostructuring of Pure and Composite‐Based K6 Formulations with Low Sensitivities | |
| Pessina et al. | The longstanding challenge of the nanocrystallization of 1, 3, 5-trinitroperhydro-1, 3, 5-triazine (RDX) | |
| US9850181B1 (en) | Single-step production method for nano-sized energetic cocrystals by bead milling and products thereof | |
| Shi et al. | Preparation and Properties of 1, 3, 5, 7-Tetranitro-1, 3, 5, 7-Tetrazocane-based Nanocomposites. | |
| CN103641670B (zh) | 一种包覆rdx和hmx的方法及其包覆材料 | |
| US9701592B1 (en) | Single-step production method for nano-sized energetic cocrystals by bead milling and products thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20210720 |