[發明專利]多尺度含能微球連續化制備裝置及方法

在審

• 申請號: 202211147910.3
• 申請日: 2022-09-21
• 公開（公告）號: CN115286473A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 安崇偉;荊建權;高富炳;徐傳豪;葉寶云;武碧棟;王晶禹
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C06B21/00
• 分類號: C06B21/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 楊文艷

本發明屬于含能材料領域，具體涉及一種管道連續流控輔助制備多尺度含能微球的裝置及方法。管道連續流控輔助制備多尺度含能微球的裝置由連續相流體控制單元、循環管路、炸藥漿料注入單元；加熱系統；殼體、控溫裝置、成品收集容器和三通接頭組成。含能微球制備過程包括連續相流體的配制及預循環、炸藥懸浮漿料的配制、炸藥懸浮漿料的注入、含能微球在管道中固化成型和成品收集及后處理五個步驟。本發明將管道反應原理和水懸浮造粒工藝相結合，解決了傳統釜式工藝無法連續化的弊端，可以實現微米量級至毫米量級多尺度造型粉微球顆粒的連續化制備，成品具有球形度高、流散性好和粒徑分布窄等優點。

技術領域

本發明屬于含能材料領域，具體涉及一種多尺度含能微球連續化制備裝置及方法。

背景技術

高聚物粘結炸藥（PBX）是混合炸藥的一種，它是指以一種或多種高能炸藥為主體，加入高聚物粘結劑，同時可能含有增塑劑、鈍感劑等功能型添加劑制成的一類炸藥復合物。高聚物粘結炸藥具有成型密度高、爆轟能量高、安定性和力學性能良好、藥柱均勻、內部孔隙少，同時安全性能優異等特點，被廣泛應用于武器裝藥。壓裝型PBX炸藥是高聚物粘結炸藥的一個典型品種，它的粘結劑一般選擇固態高聚物，主要包括橡膠類、纖維素類、樹脂聚合物，鈍感劑主要選擇石蠟、硬脂酸和石墨等。根據炸藥和粘結劑的物理化學性質，可以通過水懸浮造粒、溶液懸浮造粒、糊狀擠出造粒等方法將主體炸藥和其它組分復合，制備成固態粒狀的造型粉。水懸浮造粒法憑借工藝過程安全性高、操作簡單等優點已經成為造型粉制備的最常用方法。這種造粒技術需要在密閉反應釜中進行，造型粉顆粒大小和形貌主要通過控制攪拌速度、溫度和溶劑揮發速度進行調控。雖然水懸浮造粒工藝已經制備出多種造型粉顆粒，但在以下幾個方面還有明顯局限性：（1）工藝無法實現連續化；（2）造型粉粒度分布寬，一致性差，粒徑難以調控；（3）造型粉球形度不高，流散性有進一步提升的空間。

發明內容

本發明克服現有技術的不足，將管道反應和水懸浮造粒工藝相結合，提供一種多尺度含能微球連續化制備裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種多尺度含能微球連續化制備裝置，連續相流體控制單元，循環管路，炸藥漿料注入單元，加熱系統，殼體，控溫裝置，成品收集容器和三通接頭；所述的連續相流體控制單元與循環管路通過管道接頭相連接，從成品收集容器中吸取連續相流體，循環過后再泵入成品收集容器以完成循環；部分的循環管路呈連續折彎的形狀，連續折彎部分的循環管路外側套設殼體，殼體內壁一側貼附安裝有加熱系統，并在殼體上設置有控溫裝置，控溫裝置用于控制加熱系統的溫度；所述炸藥漿料注入單元通過三通接頭與連續折彎部分的循環管路連通，且三通接頭位于殼體內部的進液端。

進一步的，所述炸藥漿料注入單元為壓力驅動流量控制器、注射泵以及微型蠕動泵三種中的任一種。

進一步的，所述連續相流體控制單元主要由泵和接頭組成，泵為蠕動泵、離心泵、齒輪泵或隔膜泵；所述循環管路，為硅膠管、聚四氟乙烯管、不銹鋼管或玻璃管，管道內徑2mm-10mm，管路長度確保微球表面初步硬化成型，位于殼體內部呈連續折彎形狀的循環管路部分的兩個相鄰平行管道間距在4~10cm之間，管路在彎折處通過U型彎管連接。

一種多尺度含能微球連續化制備方法，采用上述的多尺度含能微球連續化制備裝置進行，包括以下步驟：

S1連續相流體的配制及預循環

將計量好的表面活性劑和水溶性高分子溶于去離子水中，配制成連續相溶液，開啟加熱系統使管路溫度升至一定溫度，并開啟連續相流體控制單元使流體在管路內以一定速度進行預循環；

S2炸藥懸浮漿料的配制

將所需粘結劑溶于油相溶劑中，配制一定濃度的粘結劑溶液，將炸藥顆粒分散于粘結劑的溶液中，配置成炸藥懸浮漿料，將其加入到儲液池或料筒中備用；

S3炸藥懸浮漿料的注入

開啟磁力攪拌或超聲裝置，使炸藥懸浮漿料在儲液池或料筒中均勻分散，各組分混合均勻；開啟炸藥漿料注入單元，設置壓力、流量等參數，使炸藥懸浮藥漿以一定速率注入連續相循環管路中；