專利名稱：一種用結晶控制技術制備球形化黑索今的方法
技術領域：
本發明涉及一種球形化黑索今(RDX)的制備方法，具體涉及一種采用結晶控制技 術制備球形化黑索今的方法。
背景技術：
球形化晶體與其它形狀如棱柱狀、針狀、棒狀晶體相比，有較好的堆積效果，加工 過程中與液體溶劑或高分子粘液混合時具有很好的流動性，加工成型性能更好。含能化合物晶體的形狀影響到感度及其堆積密度，球形的晶體在加工成含能材料 的過程中具有很好的加工性能，且具有較好的安全性，加工的制件具有更好的爆炸性能和 低的感度。用球形化的RDX與其它高分子粘結材料、添加劑等成分制成含能材料時，可以起 到提含能化合物的固含量、提高其能量，改善含能材料的加工性能等作用。Antoine E. D. M. van der Heijden 禾口 Richard H. B. Bouma(Crystallizationand Characterization of RDX, HMX,and CL-20. CRYSTAL GROWTH &DESIGN, 2004, Vol. 4,NO. 5 999 1007)報道了用含水環己酮重結晶RDX可以改善RDX晶體的球形化效果，并分析了少 量水對于環己酮重結晶RDX的影響作用。本發明采用結晶控制劑對RDX的結晶過程進行控制，使結晶得到的RDX晶體具有 可控的粒度及分布、晶體具有更規則的球形化形狀，具有更高的堆密度和加工性能，同時 RDX晶體的內部缺陷更少，因而具有更低的感度。
發明內容
本發明涉及一種球形化黑索今的制備方法，具體包括以下步驟(1)將溶劑和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX的量比為1000ml 200 300g，加 熱升溫至80-90°C使RDX完全溶解，然后加入重量為RDX初始量0. 1-0. 6%的結晶控制劑亞 甲基硝銨、硝基乙烷或丙三醇；(2)以3_5°C /分鐘的速率降溫至70 80°C時不加或加入重量為RDX初始量5% 的晶種，保持攪拌轉速為200 450r/min，保溫10-20min ；(3)以1-5°C /分鐘的速率降溫至室溫(20-25°C )，攪拌速率為200 450r/min， 過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。本發明中使用的RDX是工廠出產的符合使用標準的產品，在經過處理以后，RDX形 狀變得更規則，與不加結晶控制劑結晶相比，具有更少的棱角，具有球形化的形狀，用同級 別粒度及粒度分布的RDX進行測試，測得RDX的松裝密度較未處理前增加15-45%，球形化 RDX與液體石蠟混合體系的粘度相對未處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降20-50%，感度 (H5Q值)下降20-50%。球形化處理前后的RDX晶體顆粒用光學顯微鏡表征其外觀形貌。處 理之前的RDX晶體顆粒如附圖1所示，晶體粒子不是很規則，呈現塊狀，有較多的棱角。球 形化處理后的RDX晶體幾乎沒有棱角，形狀也顯得規則，呈現球形。球形化處理后的RDX具 有了規則的形狀。
本發明中使用了微量的結晶控制劑，來改變RDX結晶過程，抑制RDX晶體的結晶過 程，使結晶過程中缺陷(空洞、位錯、晶間包夾物等)減少，從而提高了晶體的質量，降低了 RDX的機械感度。但是，通過高效液相測定重結晶前后RDX的化學純度沒有降低，即結晶控 制劑并沒有影響RDX的化學純度。使用結晶控制劑及合適的結晶工藝(溶劑與RDX料比、 降溫速率、攪拌速率等)進行RDX重結晶，不但可以改變RDX的晶體形狀，提高其加工性能、 堆積性能，還可以提高其晶體質量，減少晶體缺陷，降低感度。
圖1為重結晶處理之前的RDX粒子的形貌。圖2為使用結晶控制技術處理之后的RDX粒子的形貌。
具體實施方案在本發明一個具體實施方案中，將溶劑環己酮和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX的 量比為1000ml 200 300g，加熱升溫至80-90°C使RDX完全溶解，所述溶劑為環己酮， 然后加入重量為RDX初始量0. 1-0. 6%的結晶控制劑亞甲基硝銨、硝基乙烷或丙三醇；再以 3-5°C /分鐘的速率降溫至70 80°C時加入重量為RDX初始量5%的晶種，保持攪拌轉速 為200 250r/min，保溫10_20min ；最后，攪拌速率為200 250r/min，以1_5°C /分鐘的 速率降溫至室溫(20-25°C)，過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。用同級別粒度及粒度分布的 重結晶前后RDX進行測試，測得RDX的松裝密度較未處理前增加15-45%，RDX與液體石蠟 混合體系的粘度相對未處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降20-50%，感度(H5CI值)下降 20-50%。在本發明另一個具體實施方案中，將溶劑環己酮和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX 的量比為1000ml 250 300g，加熱升溫至85-90°C使RDX完全溶解，然后加入重量為 RDX初始量0. 2-0. 3%的結晶控制劑亞甲基硝銨或硝基乙烷；再以3-5°C /分鐘的速率降溫 至70 80°C時加入重量為RDX初始量5%的晶種，保持攪拌轉速為200 250r/min，保溫 10-20min ；最后以2_5°C /分鐘的速率降溫至室溫(20-25 °C )，攪拌轉速為200 250r/min， 過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。用同級別粒度及粒度分布的重結晶前后RDX進行測試，測得 RDX的松裝密度較未處理前增加25-45%，RDX與液體石蠟混合體系的粘度相對未處理RDX 與石蠟混合體系的粘度下降30-50%，感度(H5C1值)下降30-50%。在本發明一個具體實施方案中，將溶劑環己酮和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX 的量比為1000ml 200 300g，加熱升溫至80-90°C使RDX完全溶解，然后加入重量為RDX 初始量0. 1-0. 6%的結晶控制劑亞甲基硝銨、硝基乙烷或丙三醇；再以3-5°C /分鐘的速率 降溫至70 80°C，保持攪拌轉速為200 450r/min，保溫10-20min ；最后以1_5°C /分鐘 的速率降溫至室溫(20-25°C )，保持攪拌轉速為200 450r/min，過濾、洗滌、干燥即得RDX 產品。測得RDX的松裝密度較未處理前增加20-45%，RDX與液體石蠟混合體系的粘度相對 未處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降30-50%，感度(H5C1值)下降20-50%。在本發明再一個具體實施方案中，將溶劑環己酮和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX 的量比為1000ml 200 300g，加熱升溫至80-90°C使RDX完全溶解，然后加入重量為 RDX初始量0. 1-0. 3%的結晶控制劑亞甲基硝銨或硝基乙烷；再以3-5°C /分鐘的速率降溫至70 80°C，加入重量為RDX初始量5%的晶種，保持攪拌轉速為200 450r/min，保溫 10-20min ；最后以1_5°C /分鐘的速率降溫至室溫(20_25°C )，保持攪拌轉速為200 450r/ min，過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。測得RDX的松裝密度較未處理前增加20_45%，RDX與 液體石蠟混合體系的粘度相對未處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降30-50%，感度(H5Q 值)下降20_50%。本發明中所述的室溫是在20°C 25°C，攪拌、過濾工藝沒有特殊的要求，使用本 領域常用的設備和方法。本發明中的粒度是通過激光粒度儀進行測定的，其中平均粒度是 測試結果中給出的體積平均粒度。本發明中的粘度是用旋轉式粘度計測定，具體的方法是 將50克RDX樣品與100毫升液體石蠟進行混合，測定RDX與石蠟混合體系的粘度，用球形化 RDX-石蠟混合體系粘度相對球形化前RDX-石蠟混合體系粘度的降低來定量表征球形化后 的效果。感度測試方法按GJB 772A-97所規定方法，用Cast落錘儀按升降法測RDX的特性 落高H5Q。落錘質量為5士0.005Kg，藥品為50士 lmg。測定溫度為15 26°C，濕度為20%
22 % o為了更好理解本發明，以下列出幾個具體的實施例，而不是用來限制本發明。實施例實施例1在室溫下將1000ml溶劑環己酮和200克RDX加入結晶釜中，加熱升溫至80°C使 RDX完全溶解，然后加入重量為RDX初始量0. 2克的結晶控制劑丙三醇；再以3°C /分鐘的 速率降溫至70°C時加入重量為RDX初始量5 %的RDX晶種，保持攪拌轉速為200rpm，保溫 lOmin ；最后以5°C /分鐘的速率降溫至室溫25°C，過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。用同級 別粒度及粒度分布的重結晶前后RDX進行測試，測得RDX的松裝密度較未處理前增加15%， RDX與液體石蠟混合體系的粘度相對未處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降20%，感度(H5Q 值)下降20%。實施例2在室溫下將1000ml溶劑環己酮和200克RDX加入結晶釜中，加熱升溫至80°C使 RDX完全溶解，然后加入重量為RDX初始量0. 2克的結晶控制劑亞甲基硝銨；再以3°C /分 鐘的速率降溫至70°C時加入10克RDX晶種，保持攪拌轉速為200rpm，保溫lOmin ；最后以 5°C /分鐘的速率降溫至室溫25°C，過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。用同級別粒度及粒度 分布的重結晶前后RDX進行測試，測得RDX的松裝密度較未處理前增加25%，RDX與液體 石蠟混合體系的粘度相對未處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降30%，感度(H5CI值)下降 30%。實施例3在室溫下將1000ml溶劑環己酮和200克RDX加入結晶釜中，加熱升溫至80°C使 RDX完全溶解，然后加入重量為RDX初始量0. 2克的結晶控制劑硝基乙烷；再以3°C /分鐘 的速率降溫至70°C，保持攪拌轉速為200rpm，保溫lOmin ；最后以5°C /分鐘的速率降溫至 室溫25°C，過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。用同級別粒度及粒度分布的重結晶前后RDX進 行測試，測得RDX的松裝密度較未處理前增加35%，RDX與液體石蠟混合體系的粘度相對未 處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降35%，感度(H5CI值)下降40%。實施例4
在本發明再一個具體實施方案中，將溶劑環己酮和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX 的量為1000ml，250g，加熱升溫至90°C使RDX完全溶解，然后加入0. 5克的結晶控制劑硝基 乙烷；再以4°C /分鐘的速率降溫至75°C加入20克RDX晶種，保持攪拌轉速為250r/min， 保溫20min ；最后以2°C /分鐘的速率降溫至室溫25°C，該階段攪拌速率為250r/min，過濾、 洗滌、干燥即得RDX產品。測得RDX的松裝密度較未處理前增加45%，RDX與液體石蠟混合 體系的粘度相對未處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降50%，感度(H5CI值)下降50%。實施例5在本發明再一個具體實施方案中，將溶劑環己酮和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX 的量為1000ml、250g，加熱升溫至90°C使RDX完全溶解，然后加入0. 5克的結晶控制劑亞甲 基硝銨；再以5°C /分鐘的速率降溫至80°C，保持攪拌轉速為450r/min，保溫20min ；最后以 2V /分鐘的速率降溫至室溫25°C，該階段攪拌速率為450r/min，過濾、洗滌、干燥即得RDX 產品。測得RDX的松裝密度較未處理前增加40%，RDX與液體石蠟混合體系的粘度相對未 處理RDX與石蠟混合體系的粘度下降45%，感度(H5CI值)下降40%。
權利要求
一種球形化黑索今的制備方法，包括(1)將溶劑環己酮和RDX加入結晶釜中，溶劑與RDX的量比為1000ml∶200～300g，加熱升溫至80 90℃使RDX完全溶解，然后加入重量為RDX初始量0.1 0.6％的結晶控制劑亞甲基硝銨、硝基乙烷或丙三醇；(2)以3 5℃/分鐘的速率降溫至70～80℃時加入重量為初始量5％的RDX晶種，保持攪拌轉速為200～450r/min，保溫10 20min；(3)以1 5℃/分鐘的速率降溫至20 25℃，攪拌速率為200～450r/min，過濾、洗滌、干燥即得RDX產品。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其中第(2)步中不加入RDX晶種。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述的結晶控制劑是亞甲基硝銨或硝基乙烷。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中加入結晶控制劑的重量為初始 RDX0. 2-0. 3%。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其中使用的攪拌速率是200 250r/min。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其中步驟(3)中的降溫速率是3-5°C/分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種球形化黑索今的制備方法，包括(1)將溶劑和RDX加入結晶釜中，加熱升溫溶解，然后加結晶控制劑亞甲基硝銨、硝基乙烷或丙三醇；(2)降溫至70－80℃時不加或加入晶種，保溫10-20min；(3)降溫至室溫(20-25℃)。所得RDX的松裝密度較未處理前增加15-45％，石蠟混合體系的粘度下降20-50％，感度(H50值)下降20-50％。
文檔編號C07D251/06GK101973947SQ20101028941
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月25日 優先權日2010年9月25日
發明者劉云飛, 李麗潔, 李燕月, 金韶華, 陳華雄, 陳樹森 申請人:北京理工大學