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1、(10)申请公布号 CN 103342618 A (43)申请公布日 2013.10.09 CN 103342618 A *CN103342618A* (21)申请号 201310169358.2 (22)申请日 2013.05.09 C06B 21/00(2006.01) (71)申请人 中国工程物理研究院化工材料研究 所 地址 621000 四川省绵阳市绵山路 64 号 (72)发明人 吴鹏 张娟 杨志剑 丁玲 曾贵玉 李金山 (74)专利代理机构 四川省成都市天策商标专利 事务所 51213 代理人 刘兴亮 (54) 发明名称 一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批 量制备方法 (57)。
2、 摘要 本发明公开了一种亚微米六硝基六氮杂异戊 兹烷炸药的批量制备方法， 包括以下步骤 ： 将表 面活性剂加入水中配制成表面活性剂溶液 ； 采用 不同直径的研磨球介质进行级配 ； 将 CL-20、 表面 活性剂溶液和研磨球介质， 加入到研磨罐中， 冷 却 ； 将研磨罐对称放置并固定于行星研磨仪进行 行星研磨 ； 将研磨的炸药悬浮液和研磨球介质分 离， 并将得到炸药悬浮液进行固液分离和干燥， 即 得亚微米CL-20产品。 本发明的制备方法将CL-20 炸药、 表面活性剂溶剂和不同直径的研磨球介质 进行级配及采用行星研磨仪多次重复研磨， 制备 的 -CL-20 粉体粒径均匀、 颗粒表面光滑， 平均。
3、 粒径可调控 ； 且制备过程中无需引入有机溶剂杂 质， 减少了后期的处理 ； 研磨总时间为110h， 研 磨时间短 ； 适合批量化生产。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103342618 A CN 103342618 A *CN103342618A* 1/1 页 2 1. 一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其特征在于包括 以下步骤 ： 步骤 a ： 将表面活性剂加入水中配制成表面活性剂溶液 ； 步骤 b ： 采。
4、用不同直径的研磨球介质进行级配 ； 步骤 c ： 将六硝基六氮杂异戊兹烷、 表面活性剂溶液和研磨球介质， 加入到研磨罐中， 冷却 ； 步骤 d ： 将研磨罐对称放置并固定于行星研磨仪进行行星研磨 ； 步骤 e ： 将步骤 d 研磨的炸药悬浮液和研磨球介质分离， 并将得到炸药悬浮液进行固液 分离和干燥， 即得亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药。 2. 根据权利要求 1 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于所述的研磨球介质的直径为 5mm、 3mm、 1mm 中任意两种， 大直径研磨球介质与小直 径研磨球介质的质量之比为 （1 ： 1） （1 ： 5） 。 3. 根据。
5、权利要求 2 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于所述的研磨球介质的材质为氧化锆、 陶瓷、 不锈钢、 碳化钨中的一种。 4. 根据权利要求 1 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐、 聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、 烷基酚聚氧 乙烯醚、 聚乙烯醇、 聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、 聚乙烯基吡咯烷酮、 失水山梨醇油酸 酯中的一种。 5. 根据权利要求 4 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于所述表面活性剂溶液的质量分数为 0.01% 1%。 6. 根据权利要求 1 所。
6、述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于步骤 c 中六硝基六氮杂异戊兹烷与表面活性剂溶液的质量比为 （1:1） （1:10） ， 六硝基六氮杂异戊兹烷与研磨球介质的质量比为 （1:3） （1:50） 。 7. 根据权利要求 1 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于步骤 c 所述冷却的温度为 -5 15。 8. 根据权利要求 1 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于步骤d中所述行星研磨的公转转速为100500rpm， 行星研磨采用多次重复研磨， 每次研磨时间为 0.5 1h， 总研磨时间为 1 10h。
7、， 研磨罐中料液温度为 0 20。 9. 根据权利要求 1 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其 特征在于步骤 e 中所述固液分离采用膜分离、 离心分离、 滤板过滤中的一种。 10. 根据权利要求 1 所述的一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 其特征在于步骤 e 中所述干燥采用真空干燥、 冷冻干燥、 喷雾干燥中的一种。 权 利 要 求 书 CN 103342618 A 2 1/4 页 3 一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法 技术领域 0001 本发明属于含能材料领域， 具体涉及一种颗粒表面光滑、 粒径在 1m 以下的亚微 米六硝基六氮杂异戊。
8、兹烷炸药的批量制备方法。 背景技术 0002 六硝基六氮杂异戊兹烷 (CL-20) 是 1987 年由美国人 A.T.Nielsen 首次发现合成 的新型笼状硝胺类高能量密度化合物， 是迄今为止能够批量化生产的能量最高的单质炸 药， 能量输出比 HMX 高 10% 15%。常温常压下， CL-20 主要有四种晶型， 即 、 、 和 型， 其中 晶型密度最高、 热稳定性最好， 是现代武器设计中首选的晶型。 0003 研究表明， 炸药经微纳化后， 大多呈现出机械感度降低、 短脉冲起爆感度提高、 临 界直径降低、 爆轰时能量释放更快更完全、 燃烧效率更高、 爆轰波传播更快更稳定等优点。 0004 近。
9、年来， 国内外学者针对 CL-20 的微纳化开展了大量研究。May 等 (US5712511) 将 CL-20 加入到装有乙醇水溶液的球磨仪内， 采用单一直径陶瓷材质的研磨球介质， 在 1300rpm1700rpm转速下研磨10h后CL-20粒径减小至5m， 当再延长研磨时间时发现细 颗粒发生团聚、 粒径变大。 Sivabalan等(Journal of Hazardous Materials,2007,2)将正 庚烷逐滴加入到CL-20乙酸乙酯溶液中， 在优化的条件下制备出5m左右的超细CL-20， 其 特性落高值从24cm提高到了44cm。 Bayat等(Journal of Energe。
10、tic Materials,2011,4) 将 CL-20 乙酸乙酯溶液喷射至异辛烷中， 同时对体系进行超声， 得到了平均粒径为 95nm 的 CL-20， 细化后 CL-20 的特性落高值从 25cm 提高到了 55cm。陈亚芳等 ( 火炸药学报， 2010， 3) 采用超临界气体抗溶剂技术 （GAS） 制备了平均粒径 721.9nm 的 -CL-20， 其特性落高值 提高了 84.1%， 冲击波感度的隔板值降低了 58.6%。 0005 前述细化方法中， 球磨法制备量大， 但制备得到的 CL-20 粒径约 5m， 且研磨时间 较长， 为1216h ； 溶剂/非溶剂法虽获得了亚微米级CL-2。
11、0， 但其制备量较小， 易引入有机 溶剂杂质， 增加后处理难度。 发明内容 0006 为了解决现有技术中亚微米级 CL-20 的制备量小， 易引入有机溶剂杂质， 本发明 提供一种亚微米 CL-20 炸药的批量制备方法， 该制备方法引入级配研磨技术， 利用行星研 磨仪研磨， 制备粒径均匀、 颗粒表面光滑、 平均粒径在1m以下的-CL-20粉体， 并且不会 引入有机杂质。 0007 为了达到上述的技术效果， 本发明采取以下技术方案 ： 0008 一种亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药的批量制备方法， 包括以下步骤 ： 0009 步骤 a ： 将表面活性剂加入水中配制成表面活性剂溶液 ； 0010 步骤。
12、 b ： 采用不同直径的研磨球介质进行级配 ； 0011 步骤 c ： 将六硝基六氮杂异戊兹烷 （CL-20） 、 表面活性剂溶液和研磨球介质， 加入 到研磨罐中， 冷却 ； 说 明 书 CN 103342618 A 3 2/4 页 4 0012 步骤 d ： 将研磨罐对称放置并固定于行星研磨仪进行行星研磨 ； 0013 步骤 e ： 将步骤 d 研磨的炸药悬浮液和研磨球介质分离， 并将得到炸药悬浮液进行 固液分离和干燥， 即得亚微米六硝基六氮杂异戊兹烷炸药。 0014 在上述的级配研磨中， 研磨球介质的直径为 5mm、 3mm、 1mm 中任意两种， 大直径研 磨球介质与小直径研磨球介质的质。
13、量之比为 （1 ： 1） （1 ： 5） 。 0015 进一步的技术方案是 ： 所述的研磨球介质的材质为氧化锆、 陶瓷、 不锈钢、 碳化钨 中的一种。 0016 在上述的制备方法中， 所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐、 聚氧乙烯失水山梨醇单 月桂酸酯(吐温-20)、 烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、 聚乙烯醇(PVA)、 聚氧乙烯失水山梨醇单 月桂酸酯、 聚乙烯基吡咯烷酮 (PVP)、 失水山梨醇油酸酯 (Span-80) 中的一种。 0017 作为本发明的优选实施例， 在上述的制备方法中， 优选的是 ： 所述表面活性剂溶液 的质量分数为 0.01% 1%。 0018 作为本发明的优选实施例， 在。
14、上述的制备方法中， 优选的是 ： 步骤 c 中 CL-20 与 表面活性剂溶液的质量比为 （1:1） （1:10） ， CL-20 与研磨球介质的质量比为 （1:3） （1:50） 。 0019 作为本发明的优选实施例， 在上述的制备方法中， 优选的是 ： 步骤 c 所述冷却的温 度为 -5 15。 0020 作为本发明的优选实施例， 在上述的制备方法中， 优选的是 ： 步骤 d 中所述行星研 磨的公转转速为 100 500rpm， 行星研磨采用多次重复研磨， 每次研磨时间为 0.5 1h， 总 研磨时间为 1 10h， 研磨罐中料液温度为 0 20。 0021 在上述的制备方法中， 进一步的。
15、技术方案是 ： 步骤 e 中所述固液分离采用膜分离、 离心分离、 滤板过滤中的一种。 0022 在上述的制备方法中， 进一步的技术方案是 ： 步骤 e 中所述干燥采用真空干燥、 冷 冻干燥、 喷雾干燥中的一种。 0023 本发明与现有技术相比， 具有以下的有益效果 ： 0024 （1） 本发明的制备方法将 CL-20 炸药、 表面活性剂溶剂和不同直径的研磨球介质 进行级配及采用行星研磨仪多次重复研磨， 制备的 -CL-20 粉体粒径均匀、 颗粒表面光 滑， 平均粒径可调控 ； 且在制备过程中无需引入有机溶剂杂质， 减少了后期的处理。 0025 （2） 本发明的制备方法简单， 采用行星研磨仪多次。
16、重复研磨， 研磨总时间为 1 10h， 研磨时间短 ； 适合批量化生产， 制备能力可达 400g/ 批。 附图说明 0026 图 1 为亚微米 CL-20 的扫描电镜图 ； 0027 图 2 为亚微米 CL-20 的傅里叶红外光谱图 ； 0028 图 3 为亚微米 CL-20 的 XRD 谱图。 具体实施方式 0029 下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。 0030 实施例 1 ： 说 明 书 CN 103342618 A 4 3/4 页 5 0031 取 0.2g 表面活性剂 OP-10 加入到 500g 水中， 配成质量百分数为 0.04% 表面活性 剂溶液。称取下述质量的。
17、物质两份 ： 直径 3mm 氧化锆研磨球 330g， 直径 1mm 氧化锆研磨球 150g， CL-20原料30g， 表面活性剂溶液150g， 分别加入到两个研磨罐内， 研磨罐冷却至1。 将研磨罐对称放置并固定在行星研磨仪上， 启动行星研磨仪， 设定转速为 200rpm， 每隔一小 时取出冷却至 1， 总共研磨 8h。用筛网将研磨后的炸药悬浮液和研磨球介质进行分离， 将 分离出的炸药悬浮液在 10000rpm 下离心分离， 最后在 -45下冷冻干燥， 得到平均粒径为 500nm 的 CL-20 炸药。 0032 实施例 2 ： 0033 取 1.5g 表面活性剂 OP-10 加入到 500g 。
18、水中， 配成质量百分数为 0.3% 表面活性剂 溶液。称取下述质量的物质两份 ： 5mm 氧化锆研磨球 100g， 直径 1mm 陶瓷研磨球 50g， CL-20 原料 10g， 表面活性剂溶液 25g， 分别加入到两个研磨罐内， 研磨罐冷却至 5。将研磨罐对 称放置并固定在行星研磨仪上， 启动行星研磨仪， 设定转速为 150rpm， 每隔一小时取出冷却 至 5， 总共研磨 10h。用筛网将研磨后的炸药悬浮液和研磨球介质进行分离， 将分离出的 炸药悬浮液滤板过滤， 最后在 60下真空干燥， 得到亚微米 CL-20 炸药， 得到平均粒径为 660nm 的 CL-20 炸药。 0034 实施例 3。
19、 ： 0035 取 4.0g 表面活性剂吐温 -20 加入到 2000g 水中， 配成质量百分数为 0.2% 表面活 性剂溶液。称取下述质量的物质四份 ： 直径 3mm 氧化锆研磨球 1000g， 直径 1mm 碳化钨研磨 球 200g， CL-20 原料 100g， 表面活性剂溶液 400g， 分别加入到四个研磨罐内， 研磨罐冷却至 3。 将研磨罐对称放置并固定在行星研磨仪上， 启动行星研磨仪， 设定转速为200rpm， 每隔 一小时取出冷却至 3， 总共研磨 8h。用筛网将研磨后的炸药悬浮液和研磨球介质进行分 离， 将分离出的炸药悬浮液在 10000rpm 下离心分离， 最后在 60下真空。
20、干燥， 得到平均粒 径为 970nm 的 CL-20 炸药。 0036 实施例 4 ： 0037 取 3.0g 表面活性剂吐温 -20 加入到 500g 水中， 配成质量百分数为 0.6% 表面活性 剂溶液。称取下述质量的物质两份 ： 直径 3mm 氧化锆研磨球 100g， 直径 1mm 氧化锆研磨球 100g， CL-20 原料 10g， 表面活性剂溶液 20g， 分别加入到两个研磨罐内， 研磨罐冷却至 0。 将研磨罐对称放置并固定在行星研磨仪上， 启动行星研磨仪， 设定转速为 500rpm， 每隔一小 时取出冷却至 0， 总共研磨 6h。用筛网将研磨后的炸药悬浮液和研磨球介质进行分离， 将。
21、分离出的炸药悬浮液在 10000rpm 下离心分离， 最后在 60下真空干燥， 得到平均粒径为 810nm 的 CL-20 炸药。 0038 实施例 5 ： 0039 取 5g 表面活性剂吐温 -20 加入到 500g 水中， 配成质量百分数为 1.0% 表面活性剂 溶液。 称取下述质量的物质两份 ： 直径5mm氧化锆研磨球200g， 直径3mm不锈钢研磨球50g， CL-20 原料 10g， 表面活性剂溶液 150g， 分别加入到两个研磨罐内， 研磨罐冷却至 6。将研 磨罐对称放置并固定在行星研磨仪上， 启动行星研磨仪， 设定转速为 200rpm， 每隔一小时取 出冷却至 6， 总共研磨 8。
22、h。用筛网将研磨后的炸药悬浮液和研磨球介质进行分离， 将分离 出的炸药悬浮液在10000rpm下离心分离， 最后在-45下冷冻干燥， 得到平均粒径为720nm 的 CL-20 炸药。 说 明 书 CN 103342618 A 5 4/4 页 6 0040 尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述， 上述实施例仅为本发 明较佳的实施方式， 本发明的实施方式并不受上述实施例的限制， 应该理解， 本领域技术人 员可以设计出很多其他的修改和实施方式， 这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则 范围和精神之内。 说 明 书 CN 103342618 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103342618 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103342618 A 8 。