[發明專利]一種基于主動式微混合器的炸藥連續制備系統及方法

有效

• 申請號: 202010830582.1
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112047791B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 朱朋;石錦宇;沈瑞琪;葉迎華;夏煥明;姜菡雨;徐司雨
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C06B21/00
• 分類號: C06B21/00;C06B25/04;C06B25/34;B01F33/3012
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發明屬于火工品制備領域，具體涉及一種基于主動式微混合器的炸藥連續制備系統及方法。包括依次連接的流體驅動單元，重結晶單元和樣品處理單元；流體驅動單元用于分別將溶劑和非溶劑驅動輸送到重結晶單元；重結晶單元通過主動式微混合器生成炸藥懸浮液；樣品處理單元包括噴霧干燥裝置和樣品收集裝置，噴霧干燥裝置與主動式微混合器的出口直接連接，噴霧干燥裝置將重結晶單元生成的炸藥懸浮液生成炸藥顆粒。本發明的系統通過對基于主動式微混合器的重結晶單元生成的炸藥懸浮液進行后續的噴霧干燥處理，實現微流控技術與噴霧干燥技術的結合，從而能夠快速連續地制備粒徑分布較窄、具有優良的物理化學和爆炸性能的微納米炸藥。

技術領域

本發明屬于火工品制備領域，具體涉及一種基于主動式微混合器的炸藥連續制備系統及方法。

背景技術

炸藥作為一種含能材料，廣泛應用于工程爆破、航空航天、爆炸成形、武器系統等，對推動人類社會進步起著關鍵作用。目前，微納米炸藥的制備方法有多種，主要包括溶膠—凝膠法、機械球磨法、霧化結晶法以及常規溶劑/非溶劑法，但現有制備方法或多或少存在缺點。其中，溶膠—凝膠法是一種通過濕化學來制備微納米炸藥的方法，但該方法實驗周期較長，通常需要幾天或幾周；機械球磨法是通過球磨介質的撞擊、擠壓、剪切等機械力作用而使顆粒破碎的方法，但該方法制備的微納米炸藥顆粒大小不夠均勻、粒徑分布范圍較寬、易引入雜質；常規溶劑/非溶劑法制備和篩選微納米炸藥費時費力，獲得的微納米炸藥粒度分布寬，晶體形貌可控性差，且對溶劑和非溶劑消耗量大，成本較高，存在環境污染的風險等。綜上，現有方法操作步驟復雜、研發周期長、試劑消耗量大、重復性較差且具有潛在危險性等，難以實現微納米炸藥的快速制備和篩選。

微流控技術是利用微管道精確控制和操控微尺度流體，尤其特指亞微米結構的技術，是一個包括了工程學，物理學，化學，微加工和生物工程的多交叉學科。近幾十年來，隨著微流控技術的快速發展，人們開始探索微尺度下多相流液滴動力學原理及流動行為，微通道中的液滴操控技術，以及對這一技術的應用研究，其中之一即廣泛應用于微納米顆粒的制備。與傳統間歇式反應相比，微流控技術具有更高的混合效率、更快的傳熱傳質速率、更低的試劑消耗量以及更精確的反應參數控制。

目前為止，已有將微流控技術應用于炸藥制備的例子出現專利CN201910793520.5，和專利CN201811027496.6均公開了一種基于微流控技術，已經實現窄粒徑分布炸藥的快速制備和篩選，同時，在一定程度上實現了微尺度下炸藥的形貌控制。然而，這些方法的后處理單元采用冷凍干燥或者抽濾的方式，無法實現炸藥的連續化制備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于主動式微混合器的炸藥連續制備系統及方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于主動式微混合器的炸藥連續制備系統，包括依次連接的流體驅動單元，重結晶單元和樣品處理單元；

所述流體驅動單元用于分別將溶劑和非溶劑驅動輸送到重結晶單元；

所述重結晶單元通過主動式微混合器實現溶劑和非溶劑的快速混合，生成炸藥懸浮液；

所述樣品處理單元包括噴霧干燥裝置和樣品收集裝置，所述噴霧干燥裝置與主動式微混合器的出口直接連接，所述噴霧干燥裝置將重結晶單元生成的炸藥懸浮液分散成霧狀液滴，霧狀液滴與熱空氣混合后使溶劑蒸發干燥后進行干燥產品的分離和收集。

進一步的，所述流體驅動單元包括兩個子驅動單元，分別用于驅動和輸送控制溶劑和非溶劑。

進一步的，所述兩個子驅動單元均為振蕩流驅動單元和穩流驅動單元的任一種；

所述穩流驅動單元包括泵裝置和注射器，泵裝置驅動注射器中的溶液；

所述振蕩流驅動單元包括高壓氣瓶、壓力調節計、密封罐和振蕩器，高壓氣瓶內的氣體產生高壓驅動密封罐中的溶液沿連接管道流向振蕩器，產生振蕩流。