[发明专利]一种采用乳液模板控制二硝酰胺铵粒径的方法

说明书

本发明公开了一种采用乳液模板控制二硝酰胺铵粒径的方法，可同时解决二硝酰胺铵吸湿和球形化粒径控制问题。该方法采用去离子水作为二硝酰胺铵溶剂，功能填料作为模板剂，不溶解二硝酰胺铵的溶剂为模板剂分散介质，在常温下通过高速均化器作用制备油包水型乳液体系，通过真空干燥驱除溶剂，从而获得模板剂包覆的二硝酰胺铵复合粉体。通过调节油/水体积比、二硝酰胺铵水溶液浓度，模板剂分散液浓度，模板剂/二硝酰胺铵质量比等参数控制二硝酰胺铵水相液滴尺寸，最终实现对球形化二硝酰胺铵粉体粒径的调控。本发明提供的乳液模板法策略能够同时调节二硝酰胺铵粒径大小和吸湿性能。乳液模板法操作对象为二硝酰胺铵水溶液，实验操作简单、安全。

技术领域

本发明涉及一种采用乳液模板控制二硝酰胺铵粒径的方法，属于材料形态控制技术领域。

背景技术

二硝酰胺铵作为离子型高能氧化剂，分子中不含碳和卤素，将其加入推进剂中能够满足发动机装药高能、低特征信号和清洁燃烧的需求。二硝酰胺铵作为绿色环保型氧化剂被认为是高氯酸铵和硝酸铵等传统推进剂氧化剂的理想替代物。但是，二硝酰胺铵合成产物多为针型、片状等高缺陷晶体，感度高、吸湿性强、易团聚结块、难流散、在推进剂中装填率低、药浆粘度大，极大影响了推进剂的工艺性能、能量性能和存储寿命。因此，对合成后二硝酰胺铵需要进行微观晶体形貌、粒径大小和分布，宏观形貌控制等后处理工序，以满足推进剂制备工艺及综合性能需求。

目前，通过自然结晶控制、熔融冷却结晶、表面包覆等技术调控二硝酰胺铵微观及宏观多尺度结构受到较多的关注。有国内研究团队(任晓婷，何金选，卢艳华，王业腾，丁宁.二硝酰胺铵的结晶控制研究.化学推进剂与高分子材料)采用溶剂-非溶剂重结晶法，通过控制加料方式、引入超声波振荡、添加晶体生长控制剂等方法有效控制了二硝酰胺铵晶体形貌和粒度，降低了二硝酰胺铵的机械感度。此外，国外研究团队(Ulrich Teipel,TomasHeintz,Horst H.Krause，Crystallization of pherical ammonium dinitramide(ADN)particles.Propellants,explosive,pyrotechnics,2000,25,81-85.)将二硝酰胺铵熔融物通过快速冷却结晶制备球形二酰胺铵粒颗粒，通过引入乳化剂、调节分散体系粘度和搅拌速率有效控制了二硝酰胺铵晶体颗粒尺寸和表面光洁度，产物的吸湿性和机械感度得到明显改善。但是，采用以上方法制备二硝酰胺铵仍存在以下不足：(1)制备过程需加入乳液稳定剂，对制备高质量二硝酰胺铵不利；(2)制备和后处理过程都需使用大量溶剂，产物中残留的溶剂可能导致二硝酰胺铵重结晶，从而影响产品形貌；(3)二硝酰胺铵处于高温熔融状态，给操作带来较大安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种采用乳液模板控制二硝酰胺铵粒径的方法。采用的乳液模板剂为油/水界面稳定剂，模板剂分散介质为油相，二硝酰胺铵水溶液为水相，在室温下通过高速均化器制备油包水型乳液。通过调节模板剂在分散液中的浓度、二硝酰胺铵水溶液浓度，模板剂与二硝酰胺铵质量比、水相与油相体积比、高速均化器转速和均化时间获得低吸湿、粒径可控的球形二硝酰胺铵粉体。与已报道球形化二硝酰胺铵制备方法相比，本发明使用的模板剂兼具油/水乳液界面稳定剂和防吸湿助剂的功能，可以在油包水乳液形成过程中实现模板剂对二硝酰胺铵水相液滴的包覆，操作工艺简单；与已报道的球形化二硝酰胺铵制备方法相比，本方法操作对象为室温下二硝酰胺铵水溶液，可以显著提高操作过程的本质安全性。

本发明采用如下技术方案：

步骤一，模板剂的表面改性

将模板剂0.01～100质量份加入100～10000质量份的分散介质中；将0.01～100质量份的疏水改性剂溶于100～10000质量份的溶剂中；将以上两部分混合，在20-300℃下搅拌1-24h，反应体系冷凝回流、过滤，将过滤产物在100～10000质量份溶剂中超声分散1-100分钟，过滤得到沉淀反应产物；将以上过程重复1-10次，将过滤产物在25-100℃下真空干燥，获得疏水改性的模板剂；