[發(fā)明專利]脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410329695.8
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN105316056A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯統(tǒng)潔;韋偉;王亞;杜利;邱賢平;金鳳;陳克海;蔡克龍
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所
• 主分類號: C10L5/00
• 分類號: C10L5/00;C10L10/00;C06B27/00;B01J13/14;B01J13/02;C08G12/12
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42218
• 代理人: 何靜月

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可用于火箭發(fā)動機中燃料或最高能添加劑的產(chǎn)品，具體為一種脲醛樹脂型五環(huán)十一烷的微膠囊及其制備方法。

背景技術(shù)

新型導(dǎo)彈武器的發(fā)展對推進系統(tǒng)提出了速度快、射程遠、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單等要求，因此性能優(yōu)異的固體沖壓發(fā)動機成為研究的熱點，而固體富燃料推進劑的應(yīng)用是發(fā)展固體沖壓發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)之一。碳氫富燃料推進劑是以固體碳氫燃料作為高能、高密度添加劑的富燃料推進劑，固體碳氫燃料取代一部分端羥基聚丁二烯(HTPB)黏合劑可以大幅度提高富燃料推進劑的能量水平，使用固體碳氫燃料可以滿足富燃料推進劑少煙或無煙的要求。

五環(huán)十一烷是固體碳氫燃料的一種，分子是由碳、氫兩種元素組成，具有籠型結(jié)構(gòu)的高張力化合物。由于其特殊的籠型機構(gòu)，通過分子的內(nèi)張力將內(nèi)能貯存在分子中，使其具有環(huán)張力能，從而提高了燃燒熱值。當吸熱裂解時，一旦某一個鍵被打破，整個分子就很快破碎，釋放出能量，同時減輕積碳現(xiàn)象的發(fā)生，因此五環(huán)十一烷具有較高的密度和體積熱值。

近年來國內(nèi)外相繼開展了五環(huán)十一烷的研究工作。StedmanR.J.、Marchand以及AlanP.M.分別合成出了一種高張力多環(huán)籠狀烴，即五環(huán)十一烷(分子式為C₁₁H₁₄)。分子結(jié)構(gòu)為籠型，有較大的張力能，密度達到1.239g/cm³，由于其容易升華，不適合做碳氫富燃料推進劑中的固體碳氫燃料。

國內(nèi)一些研究所對五環(huán)十一烷對五環(huán)十一烷的合成工藝進行了優(yōu)化，同時對其燃燒性能進行了詳細研究。但是，五環(huán)十一烷自身存在一些缺陷，如易升華特性影響加工工藝、與不同組分存在相容性差異、操作人員反映氣味較大等，以上因素都限制了五環(huán)十一烷在化學(xué)推進劑配方的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決五環(huán)十一烷易升華和不良氣味的缺陷，并綜合微膠囊技術(shù)的優(yōu)點，提供一種脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊，該脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊具有良好的穩(wěn)定性和化學(xué)相容性。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊的制備方法。

本發(fā)明的脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊是以脲醛樹脂為壁殼，以五環(huán)十一烷為芯材制成的微膠囊顆粒。

其特征在于微膠囊是以脲醛樹脂微壁殼、以五環(huán)十一烷為芯材制成的微膠囊顆粒。

本發(fā)明的脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊由尿素、甲醛溶液、分散劑制成脲醛樹脂預(yù)聚體；五環(huán)十一烷加入分散劑制成乳化液；再將脲醛樹脂預(yù)聚體加入高速攪拌下的乳化液中，充分攪拌混合，然后反應(yīng)、固化，調(diào)節(jié)PH值至酸性后，制得脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊。

本發(fā)明的制備方法包括以下制備步驟：

⑴按照尿素的質(zhì)量為五環(huán)十一烷的0.3～0.36倍，濃度為35%～37%的甲醛溶液的質(zhì)量為五環(huán)十一烷的0.65～0.75倍，尿素與濃度為35%～37%的甲醛溶液的質(zhì)量比為0.9～1.2：2～2.4，，去離子水的質(zhì)量為五環(huán)十一烷的2～3倍，稱取尿素以及濃度為35%～37%的甲醛溶液和去離子水；

⑵將稱取的尿素、質(zhì)量濃度為35%～37%的甲醛溶液和去離子水加入到反應(yīng)器中，攪拌使尿素溶解，在攪拌速率為400～600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌5～10分鐘后，得到脲醛樹脂預(yù)聚體；

⑶按照脲醛樹脂預(yù)聚體與五環(huán)十一烷的質(zhì)量比為4～6：9～12、十二烷基硫酸鈉與五環(huán)十一烷的質(zhì)量比為1～2：15～18、去離子水的質(zhì)量為五環(huán)十一烷質(zhì)量的3～4倍稱取步驟⑵制備的預(yù)聚體、十二烷基硫酸鈉、五環(huán)十一烷和去離子水；將稱取的十二烷基硫酸鈉質(zhì)量的1/3～1/2加入到預(yù)聚體中，再攪拌速率為800～1000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌10～15分鐘，得脲醛樹脂壁材；將五環(huán)十一烷和剩余的十二烷基硫酸鈉加入到去離子水中，在攪拌速率為500～600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌10～20分鐘，得到乳化液；在攪拌速率為800～1000轉(zhuǎn)/分的條件下，將乳化液滴入到脲醛樹脂壁材中，反應(yīng)溫度升至60℃～70℃，反應(yīng)50～70分鐘后，降溫至25℃～30℃，用濃硫酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至1～2，得脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊。

本發(fā)明還包括步驟⑷：將步驟⑶制備的產(chǎn)物經(jīng)過、過濾、水洗、干燥。

本發(fā)明步驟⑴中，尿素的質(zhì)量為五環(huán)十一烷的0.33～0.36倍，濃度為35%～37%的甲醛溶液的質(zhì)量為五環(huán)十一烷的0.65～0.70倍。

本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：

1、采用脲醛樹脂制備脲醛樹脂型五環(huán)十一烷微膠囊，通過控制原材料比例，攪拌速率等反應(yīng)條件，能夠?qū)崿F(xiàn)微膠囊粒徑尺寸和壁殼厚度的可控。