[发明专利]一种控制二羟基乙二肟晶体粒径分布的方法

说明书

本发明公开了一种控制二羟基乙二肟(DHG)晶体粒径分布的方法，设计了一种湍流状态下碰撞结晶的反应器，所述方法包括：一、将溶质DHG溶于有机溶剂S₄中，形成溶液A；二、将溶液A与有机溶剂B湍流状态下碰撞后形成混合溶液后泵入反应器；三、溶液A和有机溶剂B于晶体生长釜中在超声波辅助条件下恒温结晶，获得所需粒径分布的晶体颗粒产品。通过此反应器得到粒径分布窄、分散性好的结晶产品，并且工艺流程简单，条件温和，适合工业生产。

技术领域

本发明属于工业结晶技术领域，具体涉及一种控制二羟基乙二肟晶体粒径分布的方法，通过在反应器内湍流状态下碰撞成晶，并在特定条件下继续生长来制备二羟基乙二肟晶体颗粒产品的结晶方法。

背景技术

二羟基乙二肟(DHG)主要用于固体推进剂的低温缓燃推进剂，其应用量为固体推进剂总量的2％～8％，用于调节燃速和燃温。该物质本身是一种极易燃烧，易爆炸的含能材料，其晶体形状、粒径分布不规则，晶体颗粒之间存在较多空隙以及夹杂物，物理结构和力学性能的不均匀，造成内部的气泡、空穴作用明显，使得晶体在受撞击或摩擦等机械外力的刺激时，热稳定性显著降低，易造成燃烧、爆炸等安全事故。因此，应用于固体推进剂的二羟基乙二肟不仅需要粒径分布窄，性能稳定，而且形貌要规整。

通常控制晶体粒径的方法有冷却结晶法、物理粉碎法、溶剂-反溶剂重结晶法等。

冷却结晶法工艺流程简单，在工业生产中有着广泛的应用。

物理粉碎法是通过机械外力将大颗粒产品进行直接粉碎。邓国栋采用气流粉碎法得到平均粒径为2μm，粒径分布在1～5μm的高氯酸铵(邓国栋，Explosive Materials，2009，Vol38，No.1，5-7)。中国专利(CN104607292A)张岩、宜建军等人采用气流磨对高氯酸铵进行连续给料粉碎，所得高氯酸铵产品粒度能够达到6～8μm。中国专利(CN206240547U)王献峰采用一种新型涉及三羟甲基丙烷研磨装置，对产品进行机械研磨，以得到研磨充分粒径小的产品。

溶剂-反溶剂重结晶法，其原理是利用反溶剂和溶剂的混合形成新的液相，溶质在这种新的混合液相里的溶解度减小，达到过饱和状态而析出。中国专利(CN105253857A)张利雄、亓云飞等人利用流动聚焦型微混合器将饱和溶液与反溶剂进行微观混合，通过改变不同实验参数实现制备平均粒径小、可控、形貌规整的高氯酸铵，并且实现过程的连续可控。中国专利(CN102718187A)马振叶、赵凤起等人利用溶剂-反溶剂重结晶法制备一种中空超细高氯酸铵，简化操作过程，粒径分布比较均匀，且具有规整的中空结构的微米级超细粉体。中国专利(CN201010198073.8)马振叶、顾正桂等人公开了一种利用超声波-膜-反溶剂法集成过程制备纳米催化复合材料的方法，利用反溶剂法，在反溶剂中均匀分散着纳米催化剂颗粒，晶体在纳米粒子的表面析出，并进行包覆，制备出纳米催化复合材料。上述方法均直接利用溶剂-反溶剂重结晶或者与其它方法耦合或集成以制备超细材料，过程中需要根据产品的类型，产品颗粒要求而选择相应合适的体系及结晶条件，并且未能实现连续化生产。

然而上述诸多方法并不能适用含能材料二羟基乙二肟粒径的控制，在粉碎的过程中产生强烈的振动或摩擦、以及静电作用，很容易引起二羟基乙二肟的燃烧或爆炸，安全风险巨大。

本发明是通过连续进料，两股流体在反应器内形成湍流状态下碰撞形成晶核，再在晶体生长釜中继续恒温生长来调节二羟基乙二肟(DHG)产品的粒径大小和分布。通过改变不同的晶体生长条件，最终得到所需粒径大小和分布的晶体产品。工艺流程简单，操作可控且溶剂均可回收利用，节能环保。

发明内容

解决的技术问题：本发明克服上述现有技术中存在的不足，提供了一种控制二羟基乙二肟(DHG)晶体粒径分布的方法，通过将含有溶质的溶液A，与不含溶质的有机溶剂B同时泵入反应器中，湍流状态下碰撞形成晶核，并在晶体生长釜中继续恒温生长来获得二羟基乙二肟(DHG)产品的粒径分布均匀的结晶产品，从而适应推进剂使用要求。