低感度超细高氯酸铵复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低感度超细高氯酸铵复合材料及其制备方法，首先将超细高氯酸铵用有机溶剂分散，形成悬浊液后用键合剂在搅拌、加热、真空条件下进行修饰，再用分散在有机溶剂中的功能碳材料在搅拌、加热、真空条件下进行包覆，最后用石蜡/石油醚溶液处理，过滤、洗涤、干燥后即得到本发明专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料。本发明专利技术适用于各种粒度、各种形貌超细高氯酸铵的低感复合材料制备，其工艺流程简单，反应条件温和，重现性好，产率高，易于放大制备；所得复合材料分散性良好，表面光滑，粒度分布均匀，撞击感度和摩擦感度均获得明显降低。

【技术实现步骤摘要】
低感度超细高氯酸铵复合材料及其制备方法
本专利技术的实施方式涉及固体推进剂材料
，更具体地，本专利技术的实施方式涉及一种高燃速推进剂用的低感度超细高氯酸铵复合材料及其制备方法。
技术介绍
高氯酸铵作为一种高能氧化剂，是固体推进剂、爆破炸药、烟火药等含能材料的重要组成部分，尤其是在固体推进剂中可作为最常用的氧化剂材料。为提高推进剂燃速性能，可采用超细高氯酸铵(粒径为5μm以下)代替普通粒径的原料。大量超细高氯酸铵的使用，可显著提高推进剂燃速，然而，超细高氯酸铵材料的机械感度也随着颗粒粒径的减小而升高，尤其是使用超细原料后，推进剂装药的摩擦感度大幅上升，致使武器系统安全性能降低。因此，开发低感度的超细高氯酸铵复合材料制备技术，能够使得在保持推进剂高燃速性能的同时，显著降低其机械感度，提升武器推进系统在生产、使用和作战平台的安全性。针对超细高氯酸铵导致推进剂药柱摩擦感度增加的问题，中国专利CN102718187A开发了一种中空超细高氯酸铵的制备方法，但其带来的直接问题是装填密度低，影响推进剂能量。在超细高氯酸铵包覆研究方面，中国专利CN103086815A专利技术了一种苯乙烯包覆高氯酸铵的制备方法，专利CN103708423A采用纳米磷酸钙包覆纳米级高氯酸铵，能够有效防止团聚，但无法实现降感。印度Nandagopal(Propellants,Explosives,Pyrotechnics,2009,34)采用溶剂-非溶剂法，以六氟丙烯和偏氟乙烯的共聚物(HFP-VF)包覆高氯酸铵，但降感效果不佳，需要用大量聚合物进行包覆，影响了后续推进剂能量。中国专利CN103030485A采用乙二胺和偶联剂KH792对粒径为3-7μm的高氯酸铵进行了包覆降感研究，虽然惰性材料用量较少，但降感效果并不显著。以上研究结果表明，采用新材料、新工艺对超细高氯酸铵进行包覆，是有效降低其机械感度的主要手段之一。目前，该技术的主要问题体现在降感效果不佳、因包覆剂用量高而影响推进剂能量、制备工艺复杂、产品质量不易控制。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，利用了表面键合修饰对降感剂包覆的改善作用，研究了一种低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，主要涉及键合剂表面修饰和钝化材料原位包覆两个基本操作步骤，所得产品其颗粒分散性良好，粒度分布均匀，降感效果良好，且制备工艺简单，易于控制和放大，重现性好，产率高。为解决上述的技术问题，本专利技术的一种实施方式采用以下技术方案：一种低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，包括以下步骤：A、键合剂表面修饰将超细高氯酸铵加入有机溶剂中，超声分散至少5min，搅拌后获得高氯酸铵悬浊液；将键合剂用有机溶剂或者水溶解配制成键合剂溶液；然后将键合剂溶液加入高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40-70℃，真空条件下保持5-10min,得到键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液；B、钝化材料原位包覆取超声分散高氯酸铵的同种有机溶剂，将一种功能碳材料加入该有机溶剂中，超声分散至少10min，获得功能碳材料悬浊液，然后将其添加到所述键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40-70℃，真空条件下保持至少15min,接着向混合悬浊液中加入石蜡/石油醚溶液，继续保持温度为40-70℃，真空条件下保持至少15min,最后过滤、有机溶剂洗涤、干燥，得到低感度超细高氯酸铵复合材料。进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，超细高氯酸铵的平均粒径为1-2μm，高氯酸铵悬浊液中超细高氯酸铵与有机溶剂的质量比为1:2-10。更进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，有机溶剂为环己烷、正庚烷、异辛烷、苯、甲苯或者二甲苯。更进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，键合剂为LBA-306、LBA-603、LBA-332、LBA-09或者MAPO，所述键合剂溶液的溶质质量浓度为0.5％-2％。更进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，形成所述键合剂溶液所使用的有机溶剂是三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、乙醇或甲醇。更进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，键合剂与高氯酸铵的质量比是1:380-400。更进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，功能碳材料为石墨、氟化石墨、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯或者富勒烯，功能碳材料悬浊液中功能碳材料和有机溶剂的质量比为1:10-100，所述功能碳材料与高氯酸铵的质量比为(0.5:99.5)-(2:98)。更进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，石蜡/石油醚溶液的石蜡为70号石蜡、58号石蜡、地蜡、蜂蜡或微晶蜡，所述石蜡/石油醚溶液的溶质质量浓度为2％-10％，石蜡与高氯酸铵的质量比为(0：100)-(1.5:98.5)。更进一步的技术方案是：本专利技术所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，步骤A中，超声频率为20-100kHz，搅拌速度为400-800rpm，真空度为50-200mbar；步骤B中，超声频率为20-100kHz，搅拌速度为200-600rpm，真空度为50-200mbar，有机溶剂洗涤使用的有机溶剂是分散高氯酸铵的同种溶剂，干燥温度为50-80℃，干燥时间为12-48h。本专利技术还提供了一种低感度超细高氯酸铵复合材料，该材料是采用上述制备方法而得。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：(1)本专利技术采用的键合剂的浓度、功能碳材料种类及含量对产品质量影响较大，采用适中的键合剂浓度、具有高比表面积的碳材料如石墨烯或氧化石墨烯、碳材料与少量石蜡材料同时使用，更易制得低感度的复合材料；(2)本专利技术适用于各种粒度、各种形貌超细高氯酸铵的低感复合材料制备，其工艺流程简单，反应条件温和，重现性好，产率高，易于放大制备；(30本专利技术制备的低感度超细高氯酸铵复合材料产品为类球形，采用扫描电镜对产品进行分析，结果表明颗粒分散性良好，表面光滑，粒度分布均匀，平均粒径约为2μm，未发生颗粒团聚，保持了产品用于高燃速推进剂所需的超细颗粒特性，采用液相色谱对产品纯度进行分析，结果表明包覆试剂总含量不高于2％，充分保证了产品的能量水平；(4)将本专利技术获得的超细高氯酸铵复合材料产品分别采用撞击感度GJB772A-97601.1方法(10kg落锤,25cm)和摩擦感度GJB772A-97602.1方法(3.92MPa,90°摆角)进行撞击感度和摩擦感度测试，结果表明，所制备的超细高氯酸铵复合材料撞击感度和摩擦感度均获得明显降低，撞击感度可由100％降低至0％，摩擦感度可由86％降低至0％。附图说明图1为本专利技术低感度超细高氯酸铵复合材料的制备流程图。图2为本专利技术实施例1低感度超细高氯酸铵复合材料的扫描电镜图。图3为本专利技术实施例2低感度超细高氯酸铵复合材料的扫描电镜图。图4为本专利技术实施例3低感度超细高氯酸铵复合材料的扫描电镜图。图5为本专利技术实施例4低感度超细高氯酸铵复合材料的扫描电镜图。图6为本专利技术实施例5低感度超细高氯酸铵复合材料的扫描电镜图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A、键合剂表面修饰将超细高氯酸铵加入有机溶剂中，超声分散至少5min，搅拌后获得高氯酸铵悬浊液；将键合剂用有机溶剂或者水溶解配制成键合剂溶液；然后将键合剂溶液加入高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40‑70℃，真空条件下保持5‑10min,得到键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液；B、钝化材料原位包覆取超声分散高氯酸铵的同种有机溶剂，将一种功能碳材料加入该有机溶剂中，超声分散至少10min，获得功能碳材料悬浊液，然后将其添加到所述键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40‑70℃，真空条件下保持至少15min,接着向混合悬浊液中加入石蜡/石油醚溶液，继续保持温度为40‑70℃，真空条件下保持至少15min,最后过滤、有机溶剂洗涤、干燥，得到低感度超细高氯酸铵复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A、键合剂表面修饰将平均粒径为1-2μm的超细高氯酸铵加入有机溶剂中，超声分散至少5min，搅拌后获得高氯酸铵悬浊液；将键合剂用有机溶剂或者水溶解配制成键合剂溶液；然后将键合剂溶液加入高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40-70℃，真空条件下保持5-10min，得到键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液；B、钝化材料原位包覆取超声分散高氯酸铵的同种有机溶剂，将一种功能碳材料加入该有机溶剂中，超声分散至少10min，获得功能碳材料悬浊液，然后将其添加到所述键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40-70℃，真空条件下保持至少15min，接着向混合悬浊液中加入石蜡/石油醚溶液，继续保持温度为40-70℃，真空条件下保持至少15min，最后过滤、有机溶剂洗涤、干燥，得到低感度超细高氯酸铵复合材料。2.根据权利要求1所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，其特征在于所述高氯酸铵悬浊液中超细高氯酸铵与有机溶剂的质量比为1:2-10。3.根据权利要求2所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为环己烷、正庚烷、异辛烷、苯、甲苯或者二甲苯。4.根据权利要求1所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，其特征在于所述键合剂为LBA-306、LBA-603、LBA-332、LBA-09或者MAPO，所述键合剂溶液的溶质质量浓度为0.5％-2％。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志剑，李玉斌，丁玲，孙银双，杨光成，聂福德，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51