[發(fā)明專利]一種特質(zhì)細化HMX晶體及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410195695.3
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103936534A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭學(xué)永;張靜元;焦清介;崔超;盧佳驥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: C06B25/34
• 分類號: C06B25/34
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 周媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含能晶體材料領(lǐng)域，更進一步說，是涉及一種特質(zhì)細化HMX晶體及制備方法。

背景技術(shù)

奧克托今(1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮雜環(huán)辛烷，HMX)是目前已使用的能量水平最高、綜合性能最好的單質(zhì)猛炸藥，以其為基礎(chǔ)的混合炸藥用于導(dǎo)彈、核武器和反坦克彈的戰(zhàn)斗部裝藥，或作為耐熱炸藥用于深井射孔彈，也用作高性能固體推進劑和槍炮發(fā)射藥的組分。HMX有四種晶型，即α，β，γ，和δ。β型為穩(wěn)定晶型。HMX的晶形、純度、粒度大小及分布等會影響其使用性能，而這些性能都受所采用的結(jié)晶工藝的影響。同時，結(jié)晶所使用的溶劑也會影響上述性能。因此正確設(shè)計和改善結(jié)晶工藝及設(shè)備，以使結(jié)晶產(chǎn)品滿足應(yīng)用要求是十分重要的。

基于球形HMX高聚物粘結(jié)炸藥的流變力學(xué)、感度和機械力學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)使用球形HMX填充密度顯著增加，流速增加一個量級，力學(xué)性能也顯著增強。粒度級配對混合炸藥能量輸出也有明顯影響。

美國專利(US1984/716066A1)介紹了制備β-HMX中位粒徑在50～1500μm或5～50μm的結(jié)晶方法。其方法是將HMX在室溫條件下溶于小分子量的內(nèi)酯中；通過降溫或加入水來控制過飽和度，采用不同結(jié)晶的工藝得到β-HMX中位粒徑在50～1500μm或5～50μm。

韓國專利(KR1999/0021839A)介紹了一種制備球形β-HMX并可控制其粒度的結(jié)晶方法。其方法是將濕潤的β-HMX在50～60℃條件下溶于丙酮；將濕潤的β-HMX加入水中形成懸浮液并加入表面活性劑，得到晶種溶液；將β-HMX溶于丙酮的溶液與晶種溶液加入水中得到β-HMX，平均粒徑≤5μm。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中直接合成出的HMX因粒度、形貌等原因不能直接應(yīng)用，要進行重結(jié)晶或其他方法處理。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了一種特質(zhì)細化HMX晶體及制備方法。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)反溶劑滴加速率和攪拌速率，以達到控制晶體形貌和粒度分布的目的，通過在母液中超聲處理進行圓滑。本發(fā)明具有操作簡單，反溶劑用量少，反應(yīng)條件溫和，安全可靠，綠色高效等優(yōu)點。本發(fā)明制備的特質(zhì)細化HMX晶體作為級配用顆粒可以用于澆注炸藥、壓裝炸藥、傳爆藥、火工藥劑等混合藥中，以提高能量輸出。

本發(fā)明的目的之一是提供一種特質(zhì)細化HMX晶體。

所述晶體中HMX含量≥99.9％，晶體密度≥1.90g/cm³，晶體短長軸比≥0.8；晶體的中位粒徑在10～30μm之間，粒度分布窄。外觀觀測晶體無尖銳棱角，表面光滑，晶面無裂紋。

本發(fā)明的目的之二是提供一種特質(zhì)細化HMX晶體的制備方法。

包括：

1)在帶有夾套的結(jié)晶釜中，將HMX溶解在有機溶劑中，制得飽和溶液；

2)將結(jié)晶釜的夾套內(nèi)水溫控制在0～40℃，優(yōu)選為30-40℃，向前述飽和溶液中，邊攪拌邊滴加反溶劑，形成過飽和溶液后晶核生成和晶體成長；

3)待晶體完全析出后，在母液中對晶體進行超聲處理；超聲處理是指晶體顆粒在超聲波作用下會發(fā)生相互作用，晶體顆粒之間、晶體與器壁間相互碰撞，從而使晶體顆粒的棱角磨平，起到圓滑晶體的作用。在母液中超聲，圓滑效果更好。超聲頻率為30KHz～50KHz。超聲處理時間短了，圓滑效果不好，時間長了晶體粒度會變小一些，浪費能耗，因此，超聲處理的時間為2～4h。

所述有機溶劑為丙酮、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺中的一種或幾種；優(yōu)選為二甲基亞砜；

所述反溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和乙醇、蒸餾水中的一種或幾種，優(yōu)選為乙醇。

其中，優(yōu)選：

攪拌速率在70～300轉(zhuǎn)/分鐘之間，反溶劑的滴加速率在0.1～1.0毫升/分鐘之間；

反溶劑體積為有機溶劑體積的3～5倍。

本發(fā)明的制備方法在結(jié)晶過程中，不需要添加晶種，除了有機溶劑和反溶劑之外，不需要任何添加劑。

本發(fā)明使用溶劑-反溶劑重結(jié)晶法制備特質(zhì)細化HMX，通過調(diào)節(jié)反溶劑滴加速率和攪拌速率，以達到控制晶體形貌和粒度分布的目的，通過在母液中超聲處理進行圓滑。該工藝具有：操作簡單，反溶劑用量少，反應(yīng)條件溫和，安全可靠，綠色高效等優(yōu)點。本發(fā)明制備的特質(zhì)細化HMX晶體作為級配用顆?？梢杂糜跐沧⒄ㄋ?、壓裝炸藥、傳爆藥、火工藥劑等混合藥中，以提高能量輸出。

附圖說明

圖1本發(fā)明實施例1的特質(zhì)細化HMX晶體掃描電鏡照片

圖2本發(fā)明實施例1的特質(zhì)細化HMX晶體偏光顯微鏡照片

具體實施方式