EP1559700A2 - Verfahren zur Herstellung von Komposit-Partikeln aus kristallinen Explosivstoffen - Google Patents

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EP1559700A2
EP1559700A2 EP20040030749 EP04030749A EP1559700A2 EP 1559700 A2 EP1559700 A2 EP 1559700A2 EP 20040030749 EP20040030749 EP 20040030749 EP 04030749 A EP04030749 A EP 04030749A EP 1559700 A2 EP1559700 A2 EP 1559700A2
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EP
European Patent Office
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component
solvent
dispersion
dissolved
composite particles
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20040030749
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Dr. Ing. Teipel
Horst Dr. Krause
Indra Dr. Ing. Fuhr
Peter Dr. Ing. Elsner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1559700A2 publication Critical patent/EP1559700A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C06B45/18—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising a coated component
    • C06B45/20—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising a coated component the component base containing an organic explosive or an organic thermic component
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/0066—Shaping the mixture by granulation, e.g. flaking

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of Composite particles of at least a first and at least a second component of each crystalline Explosive, fuel and / or oxidizer by means of cooling or evaporation crystallization.
  • the substances mentioned usually come either in the form of bulk or bulk in the form of propellant and explosive moldings used, the particles in the latter case in an in usually polymeric binding material are incorporated.
  • the solution becomes transferred to a supersaturated area, the solution in particular by cooling the solution (cooling crystallization), Evaporation of the solvent (evaporation crystallization) or supersaturated combination of both variants can be so that by breaking down this supersaturation of the excess solid is obtained as a crystallizate, the mechanical can be separated from the residual solution.
  • the supersaturation can by vacuum (vacuum crystallization), salting out, Failure, if necessary by addition of seed or supply of mechanical energy (agitation) supported become. Crystallization from solutions also takes place for the purification or separation of mixtures, for Concentration of solutions or reduction of Crystal defects or for the modification of the crystalline Phase (production of particles of high purity or with certain particle shape and size) in the form of recrystallization Use.
  • Cyclotrimethylenetrinitramine (Hexogen, RDX), cyclotetramethylenetetranitramine (Octogen, HMX), 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (HNIW, CL20) or the like, in conjunction with less sensitive materials can significantly lower in such composite crystals, as with blends of these materials, i. with mixtures each of pure particles of said materials, was not possible.
  • EP 1 090 894 A1 describes a process for the preparation of finely dispersed crystalline explosives by the explosive dissolved in an organic solvent and the solution in a nozzle flow in with the organic Solvent at least partially miscible supercritical Fluid in which the explosive is not or is only slightly soluble, is sprayed. This is the Solvent crystallizing the explosive particles taken up by the supercritical fluid and the Crystalline after expansion of the supercritical fluid in a subcritical, in particular gaseous state of this separated.
  • composite particles may be provided that two or more explosives dissolved in the solvent and the solution in the nozzle flow with the supercritical serving as antisolvent Fluid be brought into contact.
  • the concentration gradient where immediate after spraying the solution into the antisolvent the Solvent concentration on the surface of a solvent drop is about 100% while in that the solvent drop surrounding solvent insolvent solvent concentration is about 0%.
  • the antisolvent in the solvent drops diffused the antisolvent in the solvent drops, so that the Saturation concentration of the explosives in the solvent drop is suddenly exceeded and thereby as already mentioned, to a spontaneous crystallization the explosives is coming.
  • EP 1 256 558 A2 is a process for the preparation of a dissolved in a solvent explosive, fuel or oxidizer removed by means of cooling crystallization, by the solution to form the Feststoffkristallisates is cooled to below its saturation temperature.
  • the crystals produced while avoiding an insert of seedlings is used to initiate the Crystal formation in the metastable region just below the Saturation temperature ultrasonic energy coupled into the solution.
  • the production be provided by composite particles, in which case at least two representatives of said substance group in the solvent be solved. Meanwhile, the production of Composite particles only from components with similar or practically identical saturation temperature and solubility possible in the solvent used and in practice on composite particles of two or more isomers and the same component.
  • the invention is therefore based on the object, a simple and inexpensive process for the production of composite particles from virtually any crystalline explosive, Fuels and / or oxidizers by means of cooling or To propose evaporation crystallization.
  • this object is achieved in a method of Cooling crystallization of the type mentioned by solved that the second component from the group of nitramines it is chosen that the first component in at least a solvent is dissolved, in which the second component not or only slightly soluble, that the solvent before dissolving the first component and / or the solution solvent and first component the second Component to form a solid / liquid dispersion in particulate form is added, and that the dispersion then below the saturation temperature of the first Components in the solvent cooled and the first Component thereby forming the composite particles deposited on the surface of the particulate second component becomes.
  • the second Component selected from the group of nitramines that the first component in at least one solvent is solved, in which the second component is not or only slightly soluble, that the solvent before dissolving the first component and / or the solution of solvent and the first component is the second component under formation a solid / liquid dispersion added in particulate form is, and that the solvent then until above the saturation concentration of the first components evaporated in the solvent and the first component forming the composite particles on the surface the particulate second component is deposited.
  • the shell material is the Composite particles by appropriate selection of the solvent (mixture) s largely freely selectable, if as Nuclear material can be used.
  • the invention gives thus in particular the possibility of one in many Cases of desired phlegmatization of very reactive nitramines by coating the nitramine particles with a contrast less reactive propellant, explosive or oxidizer.
  • the layer structure can be the first, from the dissolved state on the surface the particulate nitramine-deposited component control by adjusting the crystal growth, in usually the more regular crystals grow up, the smaller the cooling rate of the dispersion (cooling crystallization) or the lower the stripping speed of the solvent (evaporation crystallization) is or the slower the crystal growth occurs.
  • the mode of action of the method according to the invention on a deposition or on a growth of the dissolved Explosive, fuel or oxidizer on the foreign particles is based on nitramines, surprised inasmuch as in other material systems, in particular from the group of Propellants, explosives and oxidizers, such an effect can not be observed. That's the way it is, for example not possible, the same dissolved substances, which as Shell material ("first component”) for the invention Formation of composite particles with nitramines (“second component”) are capable, i.
  • nitramines which from the solved Condition "growing up” on the undissolved nitramine particles, to deposit on second components other than nitramines, being a particulate second component among others
  • Metals and metal oxides such as aluminum, aluminum oxide and magnesium oxide, nitrates, such as ammonium nitrate (AN), nitramide, such as ammonium dinitramide (ADN), and other explosives, such as 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one (NTO) and 1-diamino-2,2-dinitroethylene (DADE, FOX7), with a particle size of up to 30 microns were tested.
  • the sensitivity one (second) component i. as a core material used nitramines, preferably from the group Cyclotrimethylenetrinitramine (Hexogen, RDX), cyclotetramethylenetetranitramine (Octogen, HMX) and 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitan (HNIW, CL20), can be significantly reduced by this (second) component with another (first) component with one in contrast, lower sensitivity, for example ammonium dinitramide (ADN), ammonium nitrate (AN), 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one (NTO), 1-diamino-2,2-dinitroethylene (DADE, FOX7) or the like, on the surface thereof from the dissolved state is deposited.
  • ADN ammonium dinitramide
  • AN ammonium nitrate
  • NTO 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one
  • this can be Burning behavior due to the nature and mass ratio of Components in the manner prepared according to the invention
  • Composite particles targeted to the respective requirements adjust and generally the performance characteristics of solid fuels, propellant powders, pyrotechnic formulations, propellants for gas generators and set the like targeted.
  • the first (dissolved) component ie the "shell material” from the Group of crystalline amine, amide, nitro, nitrate, nitramide and / or perchlorate compounds, in particular from the group ammonium dinitramide (ADN), ammonium nitrate (AN), Potassium nitrate, sodium nitrate, ammonium perchlorate (AP), 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene (TATNB), 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one (NTO), hexanitrostilbene (HNS), 1-diamino-2,2-dinitroethylene (DADE, FOX7), FOX12, pentaerythritol tetranitrate (Nitropenta, PETN), hexanitrodiphenylamine (hexyl) and tetranitromethylaniline (Tetryl
  • ADN ammonium dinit
  • the preparation of the dispersion can be done by that first the component soluble in the respective solvent dissolved herein and the second component of the solution then added to form the dispersion.
  • the second component forming a dispersion in the solvent and then solving the first component herein become.
  • the first component soluble in the solvent is the solvent with a fraction in the saturation range of these Component in the respective solvent or even scarce is added below or above the saturation region.
  • the deposition of the first at the particulate second component can of course in per se known Way by applying a negative pressure (vacuum crystallization) or the like while the dispersion cooled (cooling crystallization) or during the solvent is removed from this (evaporation crystallization).
  • the second component in reproducible Shape only from a certain particle size (particle diameter) the nitramine in the dispersion happens.
  • the second component with a particle size between 10 ⁇ m and 1000 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 500 ⁇ m, in particular between 100 ⁇ m and 300 ⁇ m, the solution or the solvent is added.
  • the particulate second component of the dispersion at least during the deposition of the first component at this in Levitation is maintained, which ensures, for example can be, by the dispersion at least temporarily or is stirred continuously.
  • the dispersion in vibrations is offset.
  • the reproducibility can be improve the inventive method by the deposition of the dissolved first component at the particulate second component is spontaneously initiated, so that the first component evenly with a substantially uniform layer thickness on the particles of the second Component grows up.
  • the dispersion may be e.g. by means of ultrasound Vibrations are added, which is particularly true of direct Paths by sonotrodes or by any other means known facilities, such as ultrasonic baths or like that, can happen.
  • the amplitude and the frequency such devices can be easily adjusted, for a high reproducibility of the process to care.
  • the dispersion may be e.g. by means of at least one vibrated piezoelectric element become. Piezoelectric elements expand during application of an electric field in one direction while they contract in another direction, so that at a predetermined electrical voltage or a predetermined Electric current a reproducible vibration excitation is possible.
  • the cooling crystallization used for the production of composite particles, so it is with most material systems advantageous if the dispersion is within a Temperature interval between the saturation temperature of dissolved in the solvent first component and a by 20 C lower temperature, in particular at about 5 ° C. to 15 ° C below the saturation temperature of this component, is set in vibration.
  • Antisolvens is meant a fluid which with respect to the first dissolved in the solvent Component acts as an antisolvent and a relatively spontaneous Excretion of the same, especially in the metastable area the solution or the dispersion causes.
  • composite particles are particularly for use in propellant powders, explosive charges, pyrotechnic Formulations in gas generators and / or rocket fuels, in particular rocket propellants, suitable, in the latter case, in a suitable Binder system can be introduced.
  • a substantially saturated solution from 800 g AN (“first component”) in a corresponding one Amount of demineralised water (“solvent”) prepared is stirred for about 30 min, until all the AN has gone into solution.
  • the solution of In demineralized water, HMX particles (“second Component ”) with an average particle size of about Added 200 microns, which is practically insoluble in water are.
  • the solid / liquid dispersion obtained in this way is homogenized by stirring and then with a constant Temperature gradient cooled, the dispersion is constantly stirred by means of the propeller stirrer, around the HMX particles in the solution in a homogeneous distribution and in particular to keep it in suspense, so that it does not fall in Sediment the direction of the bottom of the stirred tank.
  • AN particles are precipitated from the solution, which at the surface of the HMX particles deposited or to this be attached. With progressive cooling finds a crystal growth of deposited on the HMX particles AN crystals instead.
  • the resulting composite particles have a core of HMX with a mean particle size of about 200 microns and a attached to this layer of AN with a layer thickness of about 20 microns.
  • NTO 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one shell material
  • the resulting composite particles have a core of CL20 with a mean particle size of about 300 microns and a mean total particle size of about 380 ⁇ m in total on.
  • Example 2 In a procedure corresponding to Example 2 becomes instead of NTO 1-diamino-2,2-dinitroethylene (DADE, FOX7) used as dissolved (first) component.
  • the obtained Particles accordingly have a core of CL20 with a average particle size of about 300 microns with a shell material from FOX7 on.
  • RDX cyclotrimethylenetrinitramine
  • ADN Ammonium dinitramide
  • the solid / liquid dispersion thus obtained from the ADN solution with the RDX particles is then cooled with continuous stirring, with the RDX particles be kept in homogeneous distribution. After falling below the saturation temperature of AND in water ADN crystals are eliminated from the solution, which deposited on the surface of the RDX particles. As the cooling progresses, crystal growth takes place the deposited on the RDX particles ADN crystals instead of. Finally, the resulting composite particles taken from the solvent and washed in a conventional manner and dried.
  • the resulting composite particles have a core of RDX with a mean particle size of about 50 microns and a total mean particle size of about 120 ⁇ m in total.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Komposit-Partikeln aus einer ersten und einer zweiten Komponente jeweils eines kristallinen Explosiv-, Treibstoffes und/oder Oxidators mittels Kühlungs- oder Verdampfungskristallisation vorgeschlagen. Dabei wird die zweite Komponente aus der Gruppe der Nitramine gewählt und wird die erste Komponente in wenigstens einem Lösungsmittel gelöst, in welchem die zweite Komponente nicht oder nur gering löslich ist. Ferner wird dem Lösungsmittel vor dem Lösen der ersten Komponente bzw. der Lösung aus Lösungsmittel und erster Komponente die zweite Komponente unter Bildung einer Fest-/Flüssigdispersion in partikulärer Form zugesetzt. Anschließend wird die Dispersion im Falle der Anwendung der Kühlungskristallisation bis unterhalb der Sättigungstemperatur der ersten Komponenten in dem Lösungsmittel abgekühlt oder wird - im Falle der Anwendung der Verdampfungskristallisation - das Lösungsmittel bis oberhalb der Sättigungskonzentration der ersten Komponente in dem Lösungsmittel verdampft und wird dabei die erste Komponente unter Bildung der Komposit-Partikel an der Oberfläche der partikulären zweiten Komponente abgeschieden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Komposit-Partikeln aus wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Komponente jeweils eines kristallinen Explosiv-, Treibstoffes und/oder Oxidators mittels Kühlungs- oder Verdampfungskristallisation.
Kristalline Explosiv-, Treibstoffe und Oxidatoren bzw. Mischungen derselben finden insbesondere in Raketenfesttreibstoffen, Sprengladungen, Treibladungspulvern und pyrotechnischen Formulierungen sowie in Gasgeneratoren, z.B. für Kraftfahrzeuge, vielfach Verwendung. Sie werden häufig in unterschiedlichen Partikelgrößenklassen hergestellt und als bi-, tri- oder mehrmodale Mischungen eingesetzt, um eine hohe Schüttdichte zu erzielen. Die genannten Substanzen kommen in der Regel entweder in Form loser Schüttungen oder in Form von Treib- und Explosivstoff-Formteilen zum Einsatz, wobei die Partikel im letztgenannten Fall in ein in der Regel polymeres Bindematerial eingearbeitet werden.
Bei der Herstellung von Partikeln aus einer Komponente eines kristallinen Treib-, Explosivstoffes und Oxidators kommt vornehmlich die Kühlungs- oder Verdampfungskristallisation zum Einsatz, wobei der Kühlungskristallisation in vielen Fällen - je nach der thermischen Empfindlichkeit des zu kristallisierenden Stoffes - der Vorzug gegeben wird. Dabei wird die zu kristallisierende Komponente aus einer Lösung dieser Komponente in einem Lösungsmittel bzw. in einem Lösungsmittelgemisch unter Bildung einer festen Phase von dem Lösungsmittel abgetrennt. Um die gelöste Substanz unter Bildung von Kristallen auszuscheiden, wird die Lösung in einen übersättigten Bereich überführt, wobei die Lösung insbesondere durch Abkühlen der Lösung (Kühlungskristallisation), Verdampfen des Lösungsmittels (Verdampfungskristallisation) oder Kombination beider Varianten übersättigt werden kann, so daß durch Abbau dieser Übersättigung der überschüssige Feststoff als Kristallisat anfällt, das mechanisch von der Restlösung abtrennbar ist. Die Übersättigung kann durch Unterdruck (Vakuumkristallisation), Aussalzen, Ausfällen, gegebenenfalls durch Zugabe von Impfkeimen oder Zuführung von mechanischer Energie (Agitation) unterstützt werden. Die Kristallisation aus Lösungen findet ferner zur Aufreinigung oder Trennung von Stoffgemischen, zur Aufkonzentrierung von Lösungen oder zur Verringerung von Kristalldefekten bzw. zur Modifikation der kristallinen Phase (Herstellung von Partikeln hoher Reinheit oder mit bestimmter Partikelform und -größe) in Form einer Umkristallisation Verwendung.
In vielen Anwendungsfällen von kristallinen Explosiv-, Treibstoffen und Oxidatoren kann es erwünscht sein, Mischungen derselben einzusetzen, um die Leistung, die Abbrandgeschwindigkeit und die Empfindlichkeit individuell einstellen zu können. Ferner kann insbesondere der Einsatz von sogenannten Komposit-Partikeln aus zwei oder mehreren Komponenten der genannten Stoffe erwünscht sein, um die jeweiligen Eigenschaften der Komponenten kombinatorisch zu nutzen. So haben erste Untersuchungen gezeigt, daß sich die Empfindlichkeit von hochempfindlichen Materialien, wie z.B. Cyclotrimethylentrinitramin (Hexogen, RDX), Cyclotetramethylentetranitramin (Oktogen, HMX), 2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitan (HNIW, CL20) oder dergleichen, in Verbindung mit unempfindlicheren Materialien in solchen Komposit-Kristallen erheblich absenken läßt, wie es mit Mischungen dieser Materialien, d.h. mit Mischungen von jeweils reinen Partikeln der genannten Materialien, nicht möglich war.
Indes sind die Möglichkeiten zur Herstellung solcher Komposit-Partikel aus kristallinen Explosiv-, Treibstoffen und Oxidatoren bislang sehr begrenzt.
Die EP 1 090 894 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von feindispersen kristallinen Explosivstoffen, indem der Explosivstoff in einem organischen Lösungsmittel gelöst und die Lösung in einer Düsenströmung in ein mit dem organischen Lösungsmittel zumindest teilweise mischbares überkritisches Fluid, in welchem der Explosivstoff nicht oder nur gering löslich ist, eingesprüht wird. Dabei wird das Lösungsmittel unter Auskristallisieren der Explosivstoffpartikel von dem überkritischen Fluid aufgenommen und das Kristallisat nach Expansion des überkritischen Fluides in einen unterkritischen, insbesondere gasförmigen Zustand von diesem abgetrennt. Zur Herstellung von Komposit-Partikel kann vorgesehen sein, daß zwei oder mehrere Explosivstoffe in dem Lösungsmittel gelöst und die Lösung in der Düsenströmung mit dem als Antisolvens dienenden überkritischen Fluid in Kontakt gebracht werden.
Indes hat sich gezeigt, daß eine zufriedenstellende Herstellung von Komposit-Partikeln auf diese Weise nicht möglich ist, da - vermutlich aus thermodynamischen Gründen - vornehmlich im wesentlichen reine Kristalle jeweils einer der gelösten Komponenten erzeugt werden und nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl der derart erzeugten Partikel beide Komponenten enthalten und dies auch nur in sehr unterschiedlichen, nicht reproduzierbaren Massenverhältnissen. Es wird vermutet, daß dieser Effekt durch die schlagartig auftretende Kristallisation der Partikel beim Inkontakttreten der Lösung mit dem Antisolvens bedingt ist, der ein Kristallwachstum praktisch ausschließt, da schlagartig eine gegenüber der Kühlungs- oder Verdampfungskristallisation erheblich höhere Anzahldichte feinster Keime aus im wesentlichen der Gesamtmenge der gelösten Substanzen erzeugt wird. Beim Inkontakttreten der Lösung mit dem überkritischen Fluid diffundiert einerseits das organische Lösungsmittel in das Antisolvens ein. Die Triebkräfte hierfür sind unter anderem der Konzentrationsgradient, wobei unmittelbar nach Einsprühen der Lösung in das Antisolvens die Lösungsmittelkonzentration an der Oberfläche eines Lösungsmitteltropfens etwa 100% beträgt, während in dem den Lösungsmitteltropfen umgebenden Antisolvens die Lösungsmittelkonzentration etwa 0% beträgt. Andererseits diffundiert das Antisolvens in die Lösungsmitteltropfen ein, so daß die Sättigungskonzentration der Explosivstoffe in dem Lösungsmitteltropfen schlagartig überschritten wird und es dadurch, wie bereits erwähnt, zu einer spontanen Kristallisation der Explosivstoffe kommt.
Der EP 1 256 558 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung aus einem in einem Lösungsmittel gelösten Explosiv-, Treibstoff oder Oxidator mittels Kühlungskristallisation entnehmbar, indem die Lösung unter Bildung des Feststoffkristallisates bis unterhalb ihrer Sättigungstemperatur abgekühlt wird. Um eine möglichst enge und reproduzierbare Partikelgrößenverteilung der erzeugten Kristalle unter Vermeidung eines Einsatzes von Impfkeimen zu erhalten, wird zum Initiieren der Kristallbildung im metastabilen Bereich kurz unterhalb der Sättigungstemperatur Ultraschallenergie in die Lösung eingekoppelt. Auch bei diesem Verfahren kann die Herstellung von Komposit-Partikeln vorgesehen sein, wobei dann wenigstens zwei Vertreter der genannten Stoffgruppe in dem Lösungsmittel gelöst werden. Indes ist die Herstellung von Komposit-Partikeln nur aus Komponenten mit ähnlicher bzw. praktisch identischer Sättigungstemperatur und Löslichkeit in dem eingesetzten Lösungsmittel möglich und in der Praxis auf Komposit-Partikel aus zwei oder mehreren Isomeren ein und derselben Komponente beschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Komposit-Partikeln aus praktisch beliebigen kristallinen Explosiv-, Treibstoffen und/oder Oxidatoren mittels Kühlungsoder Verdampfungskristallisation vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der Kühlungskristallisation der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die zweite Komponente aus der Gruppe der Nitramine gewählt wird, daß die erste Komponente in wenigstens einem Lösungsmittel gelöst wird, in welchem die zweite Komponente nicht oder nur gering löslich ist, daß dem Lösungsmittel vor dem Lösen der ersten Komponente und/oder der Lösung aus Lösungsmittel und erster Komponente die zweite Komponente unter Bildung einer Fest-/Flüssigdispersion in partikulärer Form zugesetzt wird, und daß die Dispersion anschließend bis unterhalb der Sättigungstemperatur der ersten Komponenten in dem Lösungsmittel abgekühlt und die erste Komponente dabei unter Bildung der Komposit-Partikel an der Oberfläche der partikulären zweiten Komponente abgeschieden wird.
Zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems ist bei einem Verfahren der Verdampfungskristallisation der eingangs genannten Art alternativ vorgesehen, daß die zweite Komponente aus der Gruppe der Nitramine gewählt wird, daß die erste Komponente in wenigstens einem Lösungsmittel gelöst wird, in welchem die zweite Komponente nicht oder nur gering löslich ist, daß dem Lösungsmittel vor dem Lösen der ersten Komponente und/oder der Lösung aus Lösungsmittel und erster Komponente die zweite Komponente unter Bildung einer Fest-/Flüssigdispersion in partikulärer Form zugesetzt wird, und daß das Lösungsmittel anschließend bis oberhalb der Sättigungskonzentration der ersten Komponenten in dem Lösungsmittel verdampft und die erste Komponente dabei unter Bildung der Komposit-Partikel an der Oberfläche der partikulären zweiten Komponente abgeschieden wird.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß im Falle des Einsatzes von Nitraminen als (ungelöste) zweite Komponente beim Überschreiten der Sättigungskonzentration der ersten, in dem Lösungsmittel(gemisch) gelösten Komponente - sei es durch Abkühlen der Dispersion (Kühlungskristallisation) oder sei es durch Abziehen des Lösungsmittels (Verdampfungskristallisation) - und Überführen dieser "Lösung" in ihren übersättigten - metastabilen - Bereich die partikuläre zweite Komponente auf der Basis von Nitraminen nach Art von Kristallisationskeimen wirkt, an deren Oberfläche die erste Komponente abgeschieden wird und im Rahmen eines Kristallwachstums dort in reiner Form aufwächst. Auf diese Weise sind Komposit-Partikel mit einem Kernmaterial aus der zweiten, in dem jeweiligen Lösungsmittel(gemisch) nicht oder demgegenüber nur gering lösbaren Komponente und mit einem Schalenmaterial aus der ersten, ausgeschiedenen Komponente herstellbar. Überdies ist das Schalenmaterial der Komposit-Partikel durch entsprechende Auswahl des Lösungsmittel(gemisch)s weitestgehend frei wählbar, sofern als Kernmaterial Nitramine eingesetzt werden. Die Erfindung gibt somit insbesondere die Möglichkeit einer in vielen Fällen erwünschten Phlegmatisierung der sehr reaktiven Nitramine durch Umhüllung der Nitraminpartikel mit einem demgegenüber weniger reaktiven Treib-, Explosivstoff bzw. Oxidator.
Im Gegensatz zu dem eingangs zitierten Stand der Technik ist nicht nur die Herstellung von Komposit-Partikeln aus verschiedenen Kombinationen von Nitraminen mit anderen Explosiv-, Treibstoffen und Oxidatoren möglich (diese müssen lediglich eine hinreichend unterschiedliche Löslichkeit in dem verwendeten Lösungsmittelsystem aufweisen), sondern der Anteil der Komponenten bzw. das Massenverhältnis derselben in den einzelnen Komposit-Partikeln ist auch auf relativ einfache Weise voreinstellbar. So entspricht der absolute Anteil der in dem Lösungsmittel(gemisch) weitgehend unlöslichen Nitramine (zweite Komponente) in den erhaltenen Komposit-Partikeln im wesentlichen der Masse der der Lösung bzw. dem Lösungsmittel zugesetzten Partikeln dieser zweiten Komponente, während sich der absolute Anteil der an den Partikeln der zweiten Komponente abgeschiedenen ersten Komponente durch die gelöste Gesamtmenge dieser Komponente einstellen läßt, welche bei den jeweiligen Bedingungen auskristallisiert werden kann. Ferner läßt sich die Schichtstruktur der ersten, aus dem gelösten Zustand an der Oberfläche der partikulären Nitramine abgeschiedenen Komponente durch Einstellung des Kristallwachstums steuern, wobei in der Regel um so regelmäßigere Kristalle aufwachsen, je geringer die Abkühlgeschwindigkeit der Dispersion (Kühlungskristallisation) bzw. je geringer die Abziehgeschwindigkeit des Lösungsmittels (Verdampfungskristallisation) gewählt wird bzw. je langsamer das Kristallwachstum erfolgt.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche auf einer Abscheidung bzw. auf einem Aufwachsen des gelösten Explosiv-, Treibstoffes oder Oxidators an den Fremdpartikeln aus Nitraminen beruht, überrascht insofern, als bei anderen Stoffsystemen, insbesondere aus der Gruppe der Treib-, Explosivstoffe und Oxidatoren, ein solcher Effekt nicht beobachtet werden kann. So ist es beispielsweise nicht möglich, dieselben gelösten Substanzen, welche als Schalenmaterial ("erste Komponente") zur erfindungsgemäßen Bildung von Komposit-Partikeln mit Nitraminen ("zweite Komponente") in der Lage sind, d.h. welche aus dem gelösten Zustand auf die ungelösten Nitraminpartikel "aufwachsen", auf von Nitraminen verschiedenen zweiten Komponenten abzuscheiden, wobei als partikuläre zweite Komponente unter anderem Metalle und Metalloxide, wie Aluminium, Aluminiumoxid und Magnesiumoxid, Nitrate, wie Ammoniumnitrat (AN), Nitramide, wie Ammoniumdinitramid (ADN), und andere Explosivstoffe, wie 3-Nitro-1,2,4-triazol-5-on (NTO) und 1-Diamino-2,2-dinitroethylen (DADE, FOX7), mit einer Partikelgröße von bis zu 30 µm getestet wurden. In sämtlichen Fällen bildete die gelöste (erste) Komponente selbständig Kristallkeime und fand ein Kristallwachstum nur an den eigenen Keimen statt, während an der als "Kernmaterial" zugesetzten, partikulären zweiten Komponente kein Material der ersten Komponente aufwuchs. Entsprechendes wurde im Rahmen von Experimenten festgestellt, bei welchen die Nitramine Cyclotrimethylentrinitramin (Hexogen, RDX), Cyclotetramethylentetranitramin (Oktogen, HMX) und 2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitan (HNIW, CL20) als "erste Komponente" gelöst und als partikuläre "zweite Komponente" Aluminium, ADN, AN, NTO oder FOX7 zugesetzt wurde. Auch in diesem Fall wurden auf den vorgenannten Treib-, Explosivstoffen und Oxidatoren keine Nitramine aus der Gruppe HMX, RDX und CC20 abgeschieden. Ein "Austausch" der erfindungsgemäß als zweite Komponente bzw. als "Kennmaterial" eingesetzten Nitraminen mit der gelösten Komponente bzw. dem "Schalenmaterial" führt folglich ebenfalls nicht zu der erfindungsgemäßen Wirkung.
Wie bereits angedeutet, lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Komposit-Partikel aus Treib- und Explosivstoffkombinationen herstellen, bei welchen die Empfindlichkeit der einen (zweiten) Komponente, d.h. der als Kernmaterial eingesetzten Nitramine, vorzugsweise aus der Gruppe Cyclotrimethylentrinitramin (Hexogen, RDX), Cyclotetramethylentetranitramin (Oktogen, HMX) und 2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitan (HNIW, CL20), erheblich verringert werden kann, indem diese (zweite) Komponente mit einer anderen (ersten) Komponente mit einer demgegenüber geringeren Empfindlichkeit, beispielsweise Ammoniumdinitramid (ADN), Ammoniumnitrat (AN), 3-Nitro-1,2,4-triazol-5-on (NTO), 1-Diamino-2,2-dinitroethylen (DADE, FOX7) oder dergleichen, an der Oberfläche derselben aus dem gelösten Zustand abgeschieden wird. Ferner läßt sich das Abbrandverhalten durch die Art und das Massenverhältnis der Komponenten in den auf die erfindungsgemäße Weise hergestellten Komposit-Partikeln gezielt an die jeweiligen Anforderungen anpassen und läßt sich allgemein die Leistungscharakteristik von Festtreibstoffen, Treibladungspulvern, pyrotechnischen Formulierungen, Treibsätzen für Gasgeneratoren und dergleichen gezielt einstellen.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die erste (gelöste) Komponente, also das "Schalenmaterial", aus der Gruppe der kristallinen Amin-, Amid-, Nitro-, Nitrat-, Nitramid- und/oder Perchlorat-Verbindungen, insbesondere aus der Gruppe Ammoniumdinitramid (ADN), Ammoniumnitrat (AN), Kaliumnitrat, Natriumnitrat, Ammoniumperchlorat (AP), 2,4,6-Trinitrotoluol (TNT), 1,3,5-Triamino-2,4,6-trinitrobenzol (TATNB), 3-Nitro-1,2,4-triazol-5-on (NTO), Hexanitrostilben (HNS), 1-Diamino-2,2-dinitroethylen (DADE, FOX7), FOX12, Pentaerythritoltetranitrat (Nitropenta, PETN), Hexanitrodiphenylamin (Hexyl) und Tetranitromethylanilin (Tetryl), Nitroguanidin (NQ) und Triaminoguanidinnitrat (TAGN), gewählt wird.
Die Herstellung der Dispersion kann dadurch geschehen, daß zunächst die in dem jeweiligen Lösungsmittel lösliche Komponente hierin gelöst und die zweite Komponente der Lösung sodann unter Bildung der Dispersion zugesetzt wird. Alternativ kann selbstverständlich auch zunächst die zweite Komponente unter Bildung einer Dispersion in das Lösungsmittel eingebracht und sodann die erste Komponente hierin gelöst werden. In jedem Fall ist es in der Regel zweckmäßig, wenn die erste, in dem Lösungsmittel lösliche Komponente dem Lösungsmittel mit einem Anteil im Sättigungsbereich dieser Komponente in dem jeweiligen Lösungsmittel oder auch knapp unter- oder oberhalb des Sättigungsbereichs zugesetzt wird. Die Abscheidung der ersten an der partikulären zweiten Komponente kann ferner selbstverständlich in an sich bekannter Weise durch Anlegen eines Unterdrucks (Vakuumkristallisation) oder dergleichen unterstützt werden, während die Dispersion abgekühlt (Kühlungskristallisation) bzw. während das Lösungsmittel aus dieser abgezogen wird (Verdampfungskristallisation).
Nach Beendigung des Kristallwachstums der ersten auf den Partikeln der zweiten Komponente können die erzeugten Komposit-Partikel auf herkömmliche Weise mechanisch, beispielsweise mittels Zentrifugieren, Filtern oder dergleichen, von dem Lösungsmittel abgetrennt werden.
Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einigen technisch relevanten Vertretern von Treib-, Explosivstoffen und Oxidatoren eine Anlagerung der gelösten ersten Komponente an die partikulären Nitramine (zweite Komponente) in reproduzierbarer Form erst ab einer gewissen Partikelgröße (Partikeldurchmesser) der Nitramine in der Dispersion geschieht. In bevorzugter Ausführung ist daher bei solchen Stoffsystemen vorgesehen, daß die zweite Komponente mit einer Partikelgröße zwischen 10 µm und 1000 µm, vorzugsweise zwischen 50 µm und 500 µm, insbesondere zwischen 100 µm und 300 µm, der Lösung bzw. dem Lösungsmittel zugesetzt wird.
In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die partikuläre zweite Komponente der Dispersion zumindest während der Abscheidung der ersten Komponente an dieser in Schwebe gehalten wird, was beispielsweise dadurch gewährleistet werden kann, indem die Dispersion zumindest zeitweise oder auch kontinuierlich gerührt wird.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß zum Initiieren der Abscheidung der gelösten ersten Komponente an der partikulären zweiten Komponente die Dispersion in Schwingungen versetzt wird. Auf diese Weise läßt sich die Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessern, indem die Abscheidung der gelösten ersten Komponente an der partikulären zweiten Komponente spontan initiiert wird, so daß die erste Komponente gleichmäßig mit einer im wesentlichen einheitlichen Schichtdicke auf die Partikel der zweiten Komponente aufwächst.
Hierbei kann die Dispersion z.B. mittels Ultraschall in Schwingungen versetzt werden, was insbesondere auf direktem Wege mittels Sonotroden oder auch mittels beliebiger anderer bekannter Einrichtungen, wie Ultraschallbädern oder dergleichen, geschehen kann. Die Amplitude und die Frequenz solcher Einrichtungen lassen sich auf einfache Weise einstellen, um für eine hohe Reproduzierbarkeit des Verfahrens zu sorgen.
Desgleichen kann die Dispersion z.B. mittels wenigstens eines piezoelektrischen Elementes in Schwingungen versetzt werden. Piezoelektrische Elemente dehnen sich beim Anlegen eines elektrischen Feldes in einer Richtung aus, während sie sich in einer anderen Richtung kontrahieren, so daß bei einer vorgegebenen elektrischen Spannung bzw. einem vorgegebenen elektrischen Strom eine reproduzierbare Schwingungsanregung möglich ist.
Wird zur Herstellung der Komposit-Partikel die Kühlungskristallisation eingesetzt, so ist es bei den meisten Stoffsystemen von Vorteil, wenn die Dispersion innerhalb eines Temperaturintervalls zwischen der Sättigungstemperatur der in dem Lösungsmittel gelösten ersten Komponente und einer um 20 C niedrigeren Temperatur, insbesondere bei etwa 5°C bis 15°C unterhalb des Sättigungstemperatur dieser Komponente, in Schwingungen versetzt wird.
Ferner kann zum Initiieren der Abscheidung der gelösten ersten Komponente an der partikulären zweiten Komponente der Dispersion auch wenigstens ein Antisolvens zugesetzt werden. Mit "Antisolvens" ist hierbei ein Fluid gemeint, welches bezüglich der in dem Lösungsmittel gelösten ersten Komponente als Antisolvens wirkt und eine relativ spontane Ausscheidung desselben, insbesondere im metastabilen Bereich der Lösung bzw. der Dispersion, bewirkt.
Wie bereits angedeutet, ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere auch möglich, den Anteil und/oder die Struktur der an der zweiten Komponente, also an den Nitraminpartikeln, abgeschiedenen ersten Komponente der Komposit-Partikel bzw. die Schichtdicke der ersten an der zweiten Komponente zu steuern, indem beispielsweise einer oder mehrere der Parameter
  • Abkühlgeschwindigkeit der Dispersion bzw. Abziehgeschwindigkeit des Lösungsmittels;
  • Mengenverhältnis der gelösten ersten Komponente bezüglich der partikulären zweiten Komponente;
  • Einwirkungsdauer, Art, Frequenz und/oder Amplitude der in die Dispersion eingekoppelten Schwingungen; und
  • Temperatur bzw. Sättigung der gelösten ersten Komponente beim Einkoppeln der Schwingungen
gesteuert wird.
Die auf die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Weise hergestellten Komposit-Partikel sind insbesondere zur Verwendung in Treibladungspulvern, Sprengladungen, pyrotechnischen Formulierungen in Gasgeneratoren und/oder Raketentreibstoffen, insbesondere Raketenfesttreibstoffen, geeignet, wobei sie im letztgenannten Fall in ein geeignetes Bindersystem eingebracht werden können.
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1:
Zur Herstellung von Komposit-Partikeln mit einem Kernmaterial aus Cyclotetramethylentetranitramin (Oktogen, HMX) und einem Schalenmaterial aus Ammoniumnitrat (AN) wird in einem Rührbehälter bei 50°C eine im wesentlichen gesättigte Lösung aus 800 g AN ("erste Komponente") in einer entsprechenden Menge an demineralisiertem Wasser ("Lösungsmittel") hergestellt, wobei die Mischung etwa 30 min gerührt wird, bis das gesamte AN in Lösung gegangen ist. Der Lösung von AN in demineralisiertem Wasser werden HMX-Partikel ("zweite Komponente") mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 200 µm zugesetzt, welche in Wasser praktisch unlöslich sind. Die auf diese Weise erhaltene Fest-/Flüssigdispersion wird durch Rühren homogenisiert und sodann mit einem konstanten Temperaturgradienten abgekühlt, wobei die Dispersion mittels des Propellerrührers fortwährend gerührt wird, um die HMX-Partikel in der Lösung in homogener Verteilung und insbesondere in Schwebe zu halten, so daß sie nicht in Richtung des Bodens des Rührbehälters sedimentieren. Nach Unterschreiten der Sättigungstemperatur von AN in Wasser werden AN-Partikel aus der Lösung ausgeschieden, welche an der Oberfläche der HMX-Partikel abgeschieden bzw. an diese angelagert werden. Mit fortschreitender Abkühlung findet ein Kristallwachstum der an den HMX-Partikeln abgeschiedenen AN-Kristalle statt. Schließlich werden die erhaltenen Komposit-Partikel dem Lösungsmittel entnommen und auf herkömmliche Weise gewaschen und getrocknet.
Die erhaltenen Komposit-Partikel weisen einen Kern aus HMX mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 200 µm sowie eine an diesen angelagerte Schicht aus AN mit einer Schichtdicke von etwa 20 µm auf.
Beispiel 2:
Zur Herstellung von Komposit-Partikeln mit einem Kernmaterial aus 2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitan (HNIW, CL20) und einem Schalenmaterial aus 3-Nitro-1,2,4-triazol-5-on (NTO) wird in einem Rührkessel bei Raumtemperatur eine im wesentlichen gesättigte Lösung aus NTO ("erste Komponente") in Ethanol ("Lösungsmittel") hergestellt, wobei die Mischung etwa 50 min gerührt wird, bis das gesamte NTO in Lösung gegangen ist. Der Lösung von NTO in Ethanol werden CL20-Kristalle ("zweite Komponente") mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 300 µm zugesetzt, welche in Ethanol nur sehr schwer löslich sind. Die auf diese Weise erhaltene Fest-/Flüssigdispersion wird sodann mittels eines Blattrührers homogenisiert und unter fortwährendem Rühren abgekühlt, um die CL20-Partikel in der Lösung in Schwebe zu halten. Nach Unterschreiten der Sättigungstemperatur von NTO in Ethanol werden NTO-Kristallkeime aus der Lösung ausgeschieden, welche an der verhältnismäßig großen Oberfläche der CL20-Partikel abgeschieden werden. Mit fortschreitender Abkühlung findet ein Kristallwachstum der an den CL20-Partikeln abgeschiedenen NTO-Kristalle statt. Schließlich werden die erhaltenen Komposit-Partikel dem Lösungsmittel entnommen und auf herkömmliche Weise gewaschen und getrocknet.
Die erhaltenen Komposit-Partikel weisen einen Kern aus CL20 mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 300 µm sowie eine mittlere Gesamtpartikelgröße von insgesamt etwa 380 µm auf.
Beispiel 3:
Bei einer dem Beispiel 2 entsprechenden Vorgehensweise wird anstelle von NTO 1-Diamino-2,2-dinitroethylen (DADE, FOX7) als gelöste (erste) Komponente eingesetzt. Die erhaltenen Partikel weisen demgemäß einen Kern aus CL20 mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 300 µm mit einem Schalenmaterial aus FOX7 auf.
Beispiel 4:
Zur Herstellung von Komposit-Partikeln mit einem Kernmaterial aus Cyclotrimethylentrinitramin (Hexogen, RDX) und einem Schalenmaterial aus Ammoniumdinitramid (ADN) werden in Wasser praktisch unlösliche Partikel aus RDX ("zweite Komponente") mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 50 µm bei Raumtemperatur in demineralisiertes Wasser ("Lösungsmittel") eindispergiert und wird die Dispersion mittels Rühren homogenisiert. Der Dispersion wird festes ADN ("erste Komponente") im Überschuß zugesetzt; anschließend wird die Dispersion unter fortwährendem Rühren auf etwa 55°C erwärmt, bis sich das gesamte ADN in dem demineralisierten Wasser gelöst hat. Die derart erhaltene Fest-/Flüssigdispersion aus der ADN-Lösung mit den RDX-Partikeln wird sodann unter fortwährendem Rühren abgekühlt, wobei die RDX-Partikel in homogener Verteilung gehalten werden. Nach Unterschreiten der Sättigungstemperatur von AND in Wasser werden ADN-Kristallkeime aus der Lösung ausgeschieden, welche an der Oberfläche der RDX-Partikel abgeschieden werden. Mit fortschreitender Abkühlung findet ein Kristallwachstum der an den RDX-Partikeln abgeschiedenen ADN-Kristalle statt. Schließlich werden die erhaltenen Komposit-Partikel dem Lösungsmittel entnommen und auf herkömmliche Weise gewaschen und getrocknet.
Die erhaltenen Komposit-Partikel weisen einen Kern aus RDX mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 50 µm sowie eine mittlere Gesamtpartikelgröße von insgesamt etwa 120 µm auf.
Während sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf die Kühlungskristallisation beziehen, lassen sich entsprechende Komposit-Partikel auch unter Einsatz der Verdampfungskristallisation herstellen, indem die aus der jeweiligen Lösung (im Lösungsmittel gelöste erste Komponente) und der partikulären Phase (im Lösungsmittel nicht oder nur gering lösliche zweite Komponente) erzeugte Dispersion beispielsweise im Bereich derjenigen Temperatur, bei welcher die erste Komponente in dem Lösungsmittel gelöst worden ist, mittels eines Rotationsverdampfers unter Unterdruck gesetzt und das Lösungsmittel auf diese Weise verdampft wird. Auch in diesem Fall kommt es beim Überschreiten der Sättigungskonzentration zu einer Ausscheidung von Kristallen der ersten Komponente aus der Lösung, welche an der Oberfläche der Partikel der zweiten Komponente abgeschieden bzw. an diese angelagert werden und dort weiter wachsen.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung von Komposit-Partikeln aus wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Komponente jeweils eines kristallinen Explosiv-, Treibstoffes und/oder Oxidators mittels Kühlungskristallisation, dadurch gekennzeichnet,
    daß die zweite Komponente aus der Gruppe der Nitramine gewählt wird;
    daß die erste Komponente in wenigstens einem Lösungsmittel gelöst wird, in welchem die zweite Komponente nicht oder nur gering löslich ist;
    daß dem Lösungsmittel vor dem Lösen der ersten Komponente und/oder der Lösung aus Lösungsmittel und erster Komponente die zweite Komponente unter Bildung einer Fest-/Flüssigdispersion in partikulärer Form zugesetzt wird; und
    daß die Dispersion anschließend bis unterhalb der Sättigungstemperatur der ersten Komponenten in dem Lösungsmittel abgekühlt und die erste Komponente dabei unter Bildung der Komposit-Partikel an der Oberfläche der partikulären zweiten Komponente abgeschieden wird.
  2. Verfahren zur Herstellung von Komposit-Partikeln aus wenigstens einer ersten und wenigstens einer zweiten Komponente jeweils eines kristallinen Explosiv-, Treibstoffes und/oder Oxidators mittels Verdampfungskristallisation, dadurch gekennzeichnet,
    daß die zweite Komponente aus der Gruppe der Nitramine gewählt wird;
    daß die erste Komponente in wenigstens einem Lösungsmittel gelöst wird, in welchem die zweite Komponente nicht oder nur gering löslich ist;
    daß dem Lösungsmittel vor dem Lösen der ersten Komponente und/oder der Lösung aus Lösungsmittel und erster Komponente die zweite Komponente unter Bildung einer Fest-/Flüssigdispersion in partikulärer Form zugesetzt wird; und
    daß das Lösungsmittel anschließend bis oberhalb der Sättigungskonzentration der ersten Komponenten in dem Lösungsmittel verdampft und die erste Komponente dabei unter Bildung der Komposit-Partikel an der Oberfläche der partikulären zweiten Komponente abgeschieden wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente aus der Gruppe der Nitramine aus der Gruppe Cyclotrimethylentrinitramin (Hexogen, RDX), Cyclotetramethylentetranitramin (Oktogen, HMX), 2,4,6,8,10,12-Hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitan (HNIW, CL20) gewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste aus der Gruppe der kristallinen Amin-, Amid-, Nitro-, Nitrat-, Nitramidund/oder Perchlorat-Verbindungen, insbesondere aus der Gruppe Ammoniumdinitramid (ADN), Ammoniumnitrat (AN), Kaliumnitrat, Natriumnitrat, Ammoniumperchlorat (AP), 2,4,6-Trinitrotoluol (TNT), 1,3,5-Triamino-2,4,6-trinitrobenzol (TATNB), 3-Nitro-1,2,4-triazol-5-on (NTO), Hexanitrostilben (HNS), 1-Diamino-2,2-dinitroethylen (DADE, FOX7), FOX12, Pentaerythritoltetranitrat (Nitropenta, PETN), Hexanitrodiphenylamin (Hexyl) und Tetranitromethylanilin (Tetryl), Nitroguanidin (NQ), Triaminoguanidinnitrat (TAGN), gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente dem Lösungsmittel mit einem Anteil im Sättigungsbereich dieser Komponente in dem jeweiligen Lösungsmittel zugesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente mit einer Partikelgröße zwischen 10 µm und 1000 µm, vorzugsweise zwischen 50 µm und 500 µm, insbesondere zwischen 100 µm und 300 µm, zugesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die partikuläre zweite Komponente der Dispersion zumindest während der Abscheidung der ersten Komponente an dieser in Schwebe gehalten wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion gerührt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Initiieren der Abscheidung der gelösten ersten Komponente an der partikulären zweiten Komponente die Dispersion in Schwingungen versetzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion mittels Ultraschall in Schwingungen versetzt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion mittels wenigstens eines piezoelektrischen Elementes in Schwingungen versetzt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion innerhalb eines Temperaturintervalls zwischen der Sättigungstemperatur der in dem Lösungsmittel gelösten ersten Komponente und einer um 20°C niedrigeren Temperatur in Schwingungen versetzt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Initiieren der Abscheidung der gelösten ersten Komponente an der partikulären zweiten Komponente der Dispersion wenigstens ein Antisolvens zugesetzt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil und/oder die Struktur der an der zweiten Komponente abgeschiedenen ersten Komponente der Komposit-Partikel bzw. die Schichtdicke der ersten an der zweiten Komponente durch Einstellen wenigstens eines der Parameter
    Abkühlgeschwindigkeit der Dispersion bzw. Abziehgeschwindigkeit des Lösungsmittels;
    Mengenverhältnis der gelösten ersten Komponente bezüglich der partikulären zweiten Komponente;
    Einwirkungsdauer, Art, Frequenz und/oder Amplitude der in die Dispersion eingekoppelten Schwingungen; und
    Temperatur bzw. Sättigung der gelösten ersten Komponente beim Einkoppeln der Schwingungen
    gesteuert wird.
  15. Verwendung von gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellten Komposit-Partikeln für Treibladungspulver, Sprengladungen, pyrotechnische Formulierungen in Gasgeneratoren und/oder Raketentreibstoffe, insbesondere Raketenfesttreibstoffe.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114591122A (zh) * 2022-03-16 2022-06-07 南京理工大学 一种核壳结构复合炸药连续制备系统及方法
CN114874060A (zh) * 2022-05-13 2022-08-09 中北大学 一种1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯/纳米铝粉复合含能微粒及其制备方法和应用
CN117126022A (zh) * 2023-08-29 2023-11-28 北京理工大学 一种具有强抑酸包覆层结构的炸药及其制备方法
CN117126021A (zh) * 2023-08-29 2023-11-28 北京理工大学 复合酸性抑制型核壳结构nto基混合炸药造型粉及制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019001088A1 (de) * 2019-02-14 2020-08-20 TDW Gesellschaft für verteidigungstechnische Wirksysteme mbH Verfahren zur Phlegmatisierung sensitiver Explosivstoffe basierend auf einer Beschichtung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5518551A (en) * 1993-09-10 1996-05-21 Fuisz Technologies Ltd. Spheroidal crystal sugar and method of making
DE4431872C1 (de) * 1994-09-07 1996-01-11 Santrade Ltd Anwendung von Ultraschall bei der Verfestigung von Schmelzen oder übersättigten Lösungen auf Förderbändern oder Aufnahmetrommeln
EP1090894A1 (de) * 1999-10-06 2001-04-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung feinpartikulärer Explosivstoffe
DE10123073A1 (de) * 2001-05-11 2003-03-27 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von Kristallen aus in einem Lösungsmittel gelösten Feststoffen
DE10137017A1 (de) * 2001-07-30 2003-02-20 Basf Ag Kristallisationsverfahren zur Einstellung kleiner Partikel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114591122A (zh) * 2022-03-16 2022-06-07 南京理工大学 一种核壳结构复合炸药连续制备系统及方法
CN114874060A (zh) * 2022-05-13 2022-08-09 中北大学 一种1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯/纳米铝粉复合含能微粒及其制备方法和应用
CN117126022A (zh) * 2023-08-29 2023-11-28 北京理工大学 一种具有强抑酸包覆层结构的炸药及其制备方法
CN117126021A (zh) * 2023-08-29 2023-11-28 北京理工大学 复合酸性抑制型核壳结构nto基混合炸药造型粉及制备方法

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