[发明专利]一种基于膜乳化技术的窄粒度分布纳米含能复合微球制备方法

说明书

本发明属于高能炸药技术领域，具体公开一种窄粒度分布纳米复合含能微球的制备方法，按照以下步骤进行，粘结剂油相溶液配制、纳米炸药颗粒制备、水包油乳液前驱体的制备、水包油乳液膜乳化处理、乳液/纳米炸药悬浮体系配制、粘结剂/纳米炸药悬浮组装、纳米含能复合微球后处理。与现有技术相比，本发明通过膜乳化技术实现粘了结剂溶液乳状液滴的单分散性，解决了由于粘结剂溶液/水悬浮体系不均匀导致含能微球的粒度分布宽、球形度不高、性能一致性差等方面问题。含能微球宏观尺度为百微米、微观尺度为纳米量级，既保持了纳米炸药反应速度快的优势，也解决了纳米炸药流散性差、工艺性能差等方面难题，对纳米炸药应用具有一定促进作用。

技术领域

本发明属于高能炸药技术领域，具体涉及一种基于膜乳化技术的窄粒度分布纳米含能复合微球制备方法。

背景技术

纳米炸药是指粒径处于纳米尺度的炸药颗粒，具有比表面积大、反应速率快、机械感度低等特点，不仅可以提高含能复合材料的燃爆特性，也可以改善安全性能和力学性能，在含能材料领域具有较好的应用前景。国内外学者已经开发出多种纳米炸药制备方法，包括喷射结晶法、喷雾结晶法、机械球磨法和限域结晶法等，制备出CL-20、HMX、RDX、TATB、HNS、PETN等多种纳米炸药。然而，纳米炸药在混合炸药、推进剂中应用时却存在颗粒易团聚、流散性差、工艺性能差等问题，难以发挥出纳米炸药应有的优势。近期，部分学者采用喷雾干燥、溶胶凝胶、水悬浮造粒等方法制备出纳米含能复合物，但是各有难以克服的缺点。比如喷雾干燥工艺需在高温下进行，部分炸药晶型无法控制；溶胶凝胶法所得含能复合物粘结体系含量高，复合物形态难以控制。水悬浮造粒法是一种将粘结剂与炸药颗粒进行有效复合的常用方法，将粘结剂溶液和炸药颗粒同时分散到连续液体介质水中，通过驱溶得到粘结剂/炸药复合颗粒，但由于粘结剂溶液分散液滴大小不一，造成含能复合物颗粒粒度分布宽，球形度不高、性能一致性差。

发明内容

本发明为解决水悬浮体系中粘结剂溶液分散液滴大小不一，造成含能复合物颗粒粒度分布宽，球形度不高、性能一致性差的技术问题，提供一种基于膜乳化技术的窄粒度分布纳米含能复合微球制备方法；借助膜乳化技术制备出均一稳定的水包油乳液，使炸药颗粒与均一的粘结剂油相乳滴在悬浮状态下进行组装成型，在一定条件下驱除溶剂后进而获得粒度分布窄、球形度高、性能一致性好的纳米含能复合微球。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种基于膜乳化技术的窄粒度分布纳米含能复合微球制备方法，包括以下步骤：

（1）粘结剂油相溶液的配制

根据粘结剂性质选择合适的油相溶剂种类，并将计量好的粘结剂、油相溶剂充分混合并溶解，配制成粘结剂油相溶液；

（2）水包油乳液前驱体的制备

将粘结剂油相溶液、水和乳化剂按比例混合后搅拌，形成水包油初乳；

（3）水包油乳液膜乳化处理

利用中科森辉生产的膜乳化装置对水包油初乳进行膜乳化得到均一稳定的乳液；

（4）纳米炸药颗粒制备

将主体炸药、锆珠和H₂O按比例混合，放入行星式球磨罐，研磨后进行过筛分离，抽滤、冷冻干燥，获得纳米炸药颗粒；

（5）乳液/纳米炸药悬浮体系配制

将步骤（4）制备的纳米炸药颗粒与步骤（3）制备的水包油乳液混合，搅拌形成乳液/纳米炸药悬浮体系；

（6）粘结剂/纳米炸药悬浮组装成型

将步骤（5）中的悬浮体系充分混合后在一定的真空度下逐步驱除溶剂，使纳米炸药颗粒与粘结剂在悬浮状态下进行组装粘合，获得含能微球颗粒；

（7）纳米含能复合含能微球后处理