[發(fā)明專利]無定形硼粉的高效造粒方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210555997.8
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102989362A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 趙鳳起;胥會祥;冉秀倫;龐維強;安亭;李勇宏;康曉華;李洋;郝海霞;樊學忠;王國強;范紅杰;石小兵;姚二崗
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: B01J2/10
• 分類號: B01J2/10;C01B35/02
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發(fā)明涉及一種無定形硼粉的高效造粒方法，尤其涉及到富燃料推進劑用無定形硼粉的捏合造粒方法。

背景技術

固體火箭沖壓發(fā)動機的比沖高于固體火箭發(fā)動機，是21世紀最有發(fā)展前途的一類發(fā)動機。固體火箭沖壓發(fā)動機采用的推進劑是富燃料推進劑。硼作為一種燃料，不僅具有很高的質量燃燒熱值和體積熱值，而且其燃燒產物還具有“潔凈”等諸多優(yōu)點，研制含硼推進劑目前已引起各國普遍重視。

由于無定形硼粉中含有B₂O₃、H₃BO₃等酸性雜質，文獻報導其懸浮液pH值達到4.0～4.5。該酸性雜質與常用端羥基聚丁二烯（HTPB）黏合劑預聚物的羥基易發(fā)生交聯(lián)反應，使推進劑藥漿的黏度增大，工藝性能惡化，甚至無法澆鑄；而且硼的熔點和沸點高，難以熔化和氣化，其燃燒是表面氧化過程，因而硼粉的點火性能和燃燒性能差，燃速和燃速壓力指數低，工程應用難度大。所以無定形硼粉需進行處理，以保證推進劑的工藝性能和燃燒性能。

為改善含硼富燃料推進劑的工藝性能和燃燒性能，國內外主要研究了表面包覆和團聚造粒兩種方法。表面包覆是硼粉處理的重要方法之一，因為合適的包覆劑能改善推進劑的工藝、點火和燃燒，用于改善點火燃燒的包覆劑有GAP（縮水甘油疊氮聚醚）、NaN₃、LiF、Ti、B₄C、Mg等，改善工藝性能的包覆劑有AP（高氯酸銨）、Viton?A（氟橡膠）、TDI（甲苯二異氰酸酯）、醇類、硅烷等。表面包覆雖能一定程度改善推進劑的工藝和燃燒性能，但包覆硼粉的粒度小，比表面積大，硼粉的加入量難以提高，且對燃速和燃速壓力指數的提高作用有限。

從滿足工程應用需求，對硼粉進行造粒是含硼富燃料推進劑原材料處理的必要步驟。目前國內已知的無定形硼粉造粒方法中，公開號為CN10734680A（申請?zhí)枮?00910273247.X）的發(fā)明專利報道了利用噴霧干燥法制備球形無定形硼粉的方法，這種方法制備的團聚顆粒球形度、顆粒分散性和流動性能良好，能夠使粉末的包覆和團聚一步實現(xiàn)，并且顆粒能保持原來的性狀，而且能夠實現(xiàn)批量化生產，適合工業(yè)應用，但此方法生產的團聚硼粉采用聚乙二醇作為粘結劑體系，由于其為惰性粘結劑，不利于團聚硼顆粒在燃燒過程的碎裂和硼粒子的點火、燃燒，且該噴霧干燥團聚法過程復雜，設備難以清理。公開號為CN102219232A（申請?zhí)枮?01110077836.8）的發(fā)明專利報道了用HTPB、聚乙烯醇等聚氨酯做粘結劑，采用噴霧干燥法制得母核，然后加入離心造粒機中不斷噴漿和供粉，在離心力和撞擊力等作用下逐漸長大成致密球形大團聚顆粒。該方法能制得團聚粒徑可控的團聚硼粉，但聚氨酯仍為惰性粘結劑，不利于硼粉的點火和燃燒；該聚氨酯為熱固性黏合劑，難以在固相有效固化，造成團聚顆粒強度較低；且制備過程復雜，長達30h，難以工業(yè)放大。

中國發(fā)明專利ZL2009100221978公開了一種無定形硼粉的造粒方法，該方法往立式捏合機的捏合鍋中依次加入乙酸乙酯、聚氨酯黏合劑預聚物、異氰酸酯類固化劑和固化催化劑，最后將所得顆粒狀物料在70℃溫度下干燥72h，得到目的產物。該方法制備時間長，同樣不利于工業(yè)化大規(guī)模生產。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是采用室溫為固態(tài)、能促進無定形硼粉燃燒的熱塑性黏合劑作粘結劑，提供一種制備工藝過程簡單、周期短的無定形硼粉的高效造粒方法，以克服現(xiàn)有技術的不足。

本發(fā)明實現(xiàn)過程如下：

一種無定形硼粉的高效造粒方法，包括以下步驟：

（1）將乙酸乙酯、熱塑性黏合劑按質量比30～60：6～10預混均勻，控制物料溫度為35～40℃；

（2）將無定形硼粉和熱塑性黏合劑0～3倍重量的高氯酸銨加入上述預混料中混合；

（3）將所得顆粒狀物料過30目標準篩，干燥，

所述熱塑性黏合劑為牌號F-2603氟橡膠或3,3-二疊氮甲基氧丁環(huán)/3-疊氮甲基-3-甲基氧丁環(huán)共聚物BAMO-AMMO。

上述步驟（1）中，將乙酸乙酯、熱塑性黏合劑按質量比40～50：8～9預混均勻。

上述步驟（2）中，將熱塑性黏合劑質量10～15倍的無定形硼粉加入上述預混料中混合，無定形硼粉分批加入，第1次加入硼粉總質量的70%，第2次加入硼粉總質量的20%，第3次加入其余的10%。