循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法技术

本发明专利技术公开了一种循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法，搅拌条件下将不同粒度的TATB原料加入到一定量的重结晶溶剂中，升高温度溶解部分TATB得到悬浊液，按控温程序降至室温，颗粒逐步长大；然后重复升降温程序，直至TATB颗粒尺寸达到50μm以上，过滤，洗涤，干燥，得到大颗粒TATB，不仅形貌规则，颗粒分散性好，而且晶体表观密度远高于原料TATB，力学强度显著增加。本发明专利技术工艺简单，操作方便，安全性好，且易于工程放大，重结晶溶剂用量大大减少，可循环使用。得到的大颗粒TATB可用于浇注和压装装药，明显提高装药固含量和改善装药流散性，而且可改善TATB基炸药件的各向异性膨胀和形稳性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于含能材料领域，具体涉及一种大颗粒三氨基三硝基苯(TATB)(50μm-200μm)的制备方法，本专利技术在军用炸药中具有非常好的应用前景。
技术介绍
三氨基三硝基苯(TATB)是目前批准的唯一的单质钝感炸药，它对热、光、冲击波、摩擦和机械撞击等外界刺激非常钝感，是一种优良的耐热炸药。TATB极强的稳定性使其在需要运用钝感炸药的军事领域备受青睐。目前装药用的TATB一般是直接合成，其粒度在5μm～20μm左右，而且多为片状等不规则形状。由于粒度小，主要用于压装PBX，用于浇注装药存在流散性差、粘度大且装药固含量低等缺点，因此在浇注炸药中应用非常少。另外，由于TATB颗粒特别是片状颗粒存在明显的各向异性，使得TATB基炸药试件在外界温度变化时会发生明显的各向异性膨胀(或收缩)，尤其是沿受力方向的变化程度将远强于其它方向，导致炸药件发生变形，甚至与粘结剂脱粘，严重影响TATB基炸药件的使用性能和武器的可靠性。为此，一方面扩大TATB的应用范围使其应用广泛应用到浇注装药，提高装药固含量，改善装药流散性，需要更大尺寸的TATB颗粒；另一方面，为改善以TATB为基的压装PBX的各向异性膨胀和形稳性差的问题，也需要块状或类球形的大颗粒TATB晶体，其在压制成型过程中发生取向的程度将会大大减小。因此制备大颗粒TATB具有十分重要的意义，而且极为迫切。当前控制炸药粒度最好的方法就是重结晶方法，通过控制不同的结晶条件，可以得到不同粒度和不同形貌的炸药颗粒。但这需要炸药在溶剂中要有较大的溶解度。由于TATB在一般有机溶剂中基本不溶，即使在极性强的二甲亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)等溶剂中的溶解度很小(小于1％)，仅在发烟硫酸、超酸、强碱等强腐蚀性溶剂中有较大的溶解度，这就为通过重结晶进行大颗粒TATB的制备带来了极大的难度。到目前为此，比较实用的较大颗粒TATB制备方法是高压合成法，即在高压釜中将氨气与TATB前驱体如1,3,5-三氯-2,4,6-三硝基苯(TCTNB)等在高温高压条件下合成可得到平均粒度为70μm左右的大颗粒TATB。但由于是高温高压操作，不仅存在较大的安全风险，而且制备规模也受到极大限制，目前还远不能满足应用需求；另外，100μm以上更大尺寸的TATB颗粒制备技术还未有工业化生产技术。为此，探索和开发工艺条件温和且易于工业化生产的大颗粒TATB制备技术显得十分迫切和重要。
技术实现思路
本专利技术目的是提供50μm～200μm大颗粒三氨基三硝基苯的制备方法。为达到上述技术目的，本专利技术的一种实施方式采用以下技术方案：一种循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法，它包括以下步骤：在搅拌条件下，将不同粒度的TATB原料加入到重结晶溶剂中，按一定的升温速率升温到90～130℃使TATB部分溶解，得到TATB悬浊液，保持10～30min；然后按照一定的降温速率将TATB悬浊液的温度降至30～10℃，保持10～30min；重复上述升温和降温过程，根据粒度需要，调节升温和降温的重复次数，经过晶粒的反复溶解和长大，最后过滤、洗涤、干燥，得到粒度在50～200μm范围内的大颗粒TATB。上述循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法中，所述升温速率为2～6℃/min，所述降温速率为0.5～3℃/min。该升温速率和降温速率有利于颗粒持续性重结晶和持续性溶解，并通过多次溶解和重结晶，使TATB颗粒的粒度被调整到50～200μm范围内。若采用其它升温速率或降温速率，最终得到的TATB颗粒较难全部将粒度控制在50～200μm范围内，且颗粒尺寸差距大。上述循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法中，所述TATB原料的粒度在10nm～30μm范围内。优选采用粒度为100nm～20μm的TATB原料。不同粒度的TATB原料同时加入到重结晶溶剂中，在搅拌、升温条件下，一部分TATB颗粒溶解，尤其是其中的小颗粒溶解更快，大颗粒部分溶解形成粒度较小的颗粒，即得到TATB悬浮液，因此采用不同粒度的TATB原料更容易获得悬浮液，若采用粒度一致的TATB原料，在搅拌、升温过程中，要得到悬浮液相对于使用不同粒度的TATB原料来说，要难控制很多。上述循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法中，所述重结晶溶剂为二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、环丁砜、硝基苯、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或几种的混合物。上述循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法中，所述重结晶溶剂与TATB原料的质量比为比为10:1～100:1。上述循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法中，所述升温和降温的重复次数为1～4次。重复的次数越低，大颗粒三氨基三硝基苯的粒度越不均匀，但均分布在50～200μm范围内。上述循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法中，搅拌的速度为100～500rpm。搅拌的速度也关系到大颗粒三氨基三硝基苯的均匀性，搅拌速度太低不能得到均匀的颗粒，搅拌速度太高，难以将TATB颗粒的粒度控制到50～200μm范围内，不利于晶体形成和长大。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：用本专利技术所述方法制备的大颗粒TATB，不仅形貌规则，颗粒分散性好，而且晶体表观密度远高于原料TATB，力学强度显著增加。用本专利技术所提供的循环升降温法制备的TATB粒度范围在50～200μm，大大拓展了TATB的应用范围，制备得到的大颗粒TATB可用于浇注和压装装药，明显提高装药固含量和改善装药流散性，而且可改善TATB基炸药件的各向异性膨胀和形稳性。本专利技术工艺路线简单，反应条件温和，安全性好，不会造成环境污染，适宜于大规模工业化生产，重结晶溶剂用量比直接降温重结晶方法大大减少，而且由于为单一溶剂，可循环使用。附图说明图1为本专利技术大颗粒TATB的制备工艺流程图。图2为本专利技术大颗粒TATB的形貌图。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，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。大颗粒TATB的制备工艺流程如图1所示。实施例1在室温下，将平均粒度为10μm的原料TATB(5g)加入到二甲基亚砜100ml)中，搅拌速度为100～300rpm，以3℃/min速度升温到120℃并保持30分钟，TATB部分溶解，得到TATB悬浊液，然后按控温程序以3℃/min降温速度降到20℃，并在此温度下保持10分钟，得到较大颗粒的TATB悬浮液，过滤，用水洗涤，干燥，得到平均粒度约60μm的TATB晶体颗粒，大颗粒TATB的形貌如图2所示。实施例2在室温下，将平均粒度为500nm的亚微米TATB(5g)加入到二甲基亚砜(300ml)中，搅拌速度为200～400rpm，以3℃/min速度升温到120℃并保持30分钟，TATB部分溶解，得到TATB悬浊液，然后按控温程序以1℃/min降温速度降到20℃，并在此温度下保持10分钟，得到较大颗粒的TATB悬浮液，再重复升降温1次，过滤，用水洗涤，干燥，得到平均粒度约80μm的TATB晶体颗粒。实施例3在室温下，将平均粒度为10μm的原料TATB(5g)加入到N,N-二甲基甲酰胺(500ml)中，搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法，其特征在于它包括以下步骤：在搅拌条件下，将不同粒度的TATB原料加入到重结晶溶剂中，按一定的升温速率升温到90～130℃使TATB部分溶解，得到TATB悬浊液，保持10～30min；然后按照一定的降温速率将TATB悬浊液的温度降至30～10℃，保持10～30min；重复上述升温和降温过程，根据粒度需要，调节升温和降温的重复次数，经过晶粒的反复溶解和长大，最后过滤、洗涤、干燥，得到粒度在50～200μm范围内的大颗粒TATB。

【技术特征摘要】
1.一种循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法，其特征在于它包括以下步骤：在搅拌条件下，将不同粒度的TATB原料加入到重结晶溶剂中，按一定的升温速率升温到90～130℃使TATB部分溶解，得到TATB悬浊液，保持10～30min；然后按照一定的降温速率将TATB悬浊液的温度降至30～10℃，保持10～30min；重复上述升温和降温过程，根据粒度需要，调节升温和降温的重复次数，经过晶粒的反复溶解和长大，最后过滤、洗涤、干燥，得到粒度在50～200μm范围内的大颗粒TATB。2.根据权利要求1所述的循环升降温制备大颗粒三氨基三硝基苯的方法，其特征在于所述升温速率为2～6℃/min，所述降温速率为0.5～3℃/min。3.根据权利要求1所述的循环升降温...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪珍，郝世龙，徐容，陈东，周小清，杨宗伟，张祺，
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