一种用于炸药标识的玻璃微珠的制备方法.pdf

本发明公开了一种用于炸药标识玻璃微珠的制备方法，包括以下步骤：(1)将基础玻璃氧化物、荧光氧化物或基础玻璃氧化物、荧光氧化物和标识氧化物混合后装入玻璃熔化炉进行熔融；(2)将熔融的玻璃拉制成直径0.05～0.8mm的纤维；(3)将所述纤维切割成长度为0.1～2mm的短切纤维；(4)将短切纤维和分散剂充分混合后进行加热，玻璃短切纤维在加热过程中软化，在表面张力作用下，收缩成为玻璃微珠。本发明通过控制短切玻璃纤维的直径和长度，使用特殊分散剂，最后得到尺寸粒度分布窄，拉制出适合制备特定粒径范围的玻璃纤维，最后制成尺寸可控，成分稳定的用作炸药标识的玻璃微珠。

1.  一种用于炸药标识玻璃微珠的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将基础玻璃氧化物、荧光氧化物或基础玻璃氧化物、荧光氧化物和标识氧化物混合后装入玻璃熔化炉进行熔融；
(2)将熔融的玻璃拉制成直径0.05～0.8mm的纤维；
(3)将所述纤维切割成长度为0.1～2mm的短切纤维；
(4)将短切纤维和分散剂按重量比例1～2∶1充分混合后进行加热，玻璃短切纤维在加热过程中软化，在表面张力作用下，收缩成为玻璃微珠。

2.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述分散剂的质量百分比组成为：炭黑15～30％，木炭粉68～80％，有机溶剂2～5％；所述有机溶剂为乙醇或甘油或二甲基硅油。

3.  如权利要求2所述的制备方法，其特征在于炭黑的粒径为0.02～0.08mm，木炭粉的粒径为0.05～0.2mm。

4.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述熔融的条件为1100-1550℃保温2～10小时。

5.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)所述加热是在滚动或固定式加热炉中进行，温度800-1250℃加热0.5～10小时。

一种用于炸药标识的玻璃微珠的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于炸药标识玻璃微珠的制备方法，属于无机材料技术领域。
背景技术
近年来，炸药的非法使用日益增多，炸药在生产和流通领域的管理越来越引起各国政府的关注，因此世界各国也越来越重视关于炸药标识和示踪的研究。目前研究的炸药标识物主要分为有机标识物和无机标识物两大类。有机类标识物很难承受炸药爆炸时的高温，在炸药爆炸后都丧失了标识功能，因此该类标识物只可以用作炸药未爆炸前的标识，不能为炸药爆炸后的鉴定和溯源提供信息。和有机标识物相比，无机类标识物的主要优点是性能稳定，即使经历炸药爆破时的高温和强冲击力，在炸药爆炸后仍然能保持其标识特征，因此它们不但可以用作炸药未爆炸前的标识，而且可以作为爆炸后的标识。但是目前报道的无机类标识物除了标识容量都较小，不能满足标识物的标识特性多样性的要求外，更加就炸药本身从生产、储存和运输等方面的安全性，提出了更高的要求。
玻璃微珠是一种可用于标识炸药的添加剂，从安全考虑，玻璃微珠示踪剂添加后，不但要求炸药基本性能不受影响，同时要求炸药的安全性不能降低。基于以上原因，炸药对其添加物就有限制。它要求的添加物粒径不能大于0.4mm，而对炸后的追溯来讲，又要求添加物粒径不能小于0.1mm。因此，作为炸药示踪剂的玻璃微珠的粒径应为：0.1mm～0.4mm之间，而现有技术无法很好地在满足粒径要求的情况下，得到较高的成品率。目前在玻璃微珠制造领域，制造某种粒径的玻璃微珠并不难，主要通过对玻璃破碎后，筛分出所需的粒径玻璃粉后成珠即可，这种方法对粒径在0.01mm～0.05mm的玻璃微珠来讲非常适用而且收得率也高，但是对0.1mm～0.4mm这样一种中间尺寸的玻璃微珠，用通常的破碎-筛分-球化工艺，其收得率就非常低，大大增加了玻璃微珠的制作成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，基于炸药本身性能的限制，提供一种工艺简单、易于推广和工业化的用于炸药标识的玻璃微珠的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种用于炸药标识的玻璃微珠的制备方法，包括以下步骤：
(1)将基础玻璃氧化物、荧光氧化物和标识氧化物混合后装入玻璃熔化炉进行熔融；
(2)将熔融的玻璃拉制成直径0.05～0.8mm的纤维；
(3)将所述纤维切割成长度为0.1～2mm的短切纤维；
(4)将短切纤维和分散剂按重量比例1～2∶1充分混合后进行加热，玻璃短切纤维在加热过程中软化，在表面张力作用下，收缩成为玻璃微珠。
微珠出炉冷却后，再经过清洗程序去除表面粘附的分散剂，即可使用。本发明加入的分散剂优选方案是与短切纤维等重量比例混合，较佳范围为短切纤维和分散剂按重量比例1～2∶1混合，但并非只有该重量比例才能实现本发明。
所述分散剂的质量百分比组成为：粒径在0.02～0.08mm的炭黑15～20％，加粒径在0.05～0.2mm的木炭粉68～80％，2～5％的有机溶剂；所述有机溶剂为乙醇或甘油或二甲基硅油，其重量百分比优选为：所要球化的玻璃的重量的2～3％的乙醇或3～5％的甘油或2～3％的二甲基硅油。
上述步骤(1)所述熔融的条件为1100-1550℃保温2～10小时；
上述步骤(4)所述加热是在滚动或固定式加热炉中进行，温度800-1250℃加热0.5～10小时。
本发明用于炸药标识玻璃微珠，主要由基础玻璃氧化物、荧光氧化物制成，也可以加入标识氧化物，优选以下方案：所述基础玻璃包括总重量百分比为30-60％的SiO₂、0-30％的Al₂O₃、0-20％的CaO、0-30％的B₂O₃、0-20％的Li₂O、0-20％的Na₂O、0-20％的K₂O；所述荧光氧化物包括重量百分比为2-10％的Lu₂O₃或UO₃或Tb₄O₇或CeO₂或Eu₂O₃中的任意一种；所述标识氧化物是总重量百分比为0-15％的TiO₂、MgO、ZnO、CeO₂、ZrO₂，La₂O₃、Y₂O₃、Nd₂O₃、Gd₂O₃、Sr₂O₃、NiO、CdO、SrO、Pr₂O₃、Lu₂O₃、PbO、SnO₂、Cr₂O₃、SnO₂、Bi₂O₃或CuO中的一种或几种任意质量比例的混合物。
上述的重量百分比含量均为玻璃微珠指熔制玻璃前各物料的总重量的重量百分比。
所述标识氧化物的重量百分比在0-15％间分为若干个含量等级，通过不同标识氧化物的不同成分等级组合能实现增大玻璃的标识容量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过控制短切玻璃纤维的直径和长度，使用特殊分散剂，最后得到尺寸粒度分布窄，拉制出适合制备特定粒径范围的玻璃纤维，最后制成尺寸可控，成分稳定的用作炸药标识的玻璃微珠。本发明的方法制备适合添加于爆炸环境下的特殊玻璃微珠，玻璃微珠粒径控制0.1～0.4mm。
本发明是通过控制玻璃纤维的长度和直径，来制备特定粒径范围的玻璃微珠的方法。本发明使用玻璃纤维添加分散剂的方法制备玻璃微珠，该分散剂具备：成本低廉，分散性好，易清洗，残留物对玻璃微珠没有成分影响，对炸药性能没有影响。
通过本发明提供的制备方法，不仅能够在玻璃微珠的力学性能方面，满足炸药的特殊环境要求。同时，使用玻璃纤维-切断-熔球方法，使玻璃微珠在0.1～0.4mm段的成品率达到92.4％。通过控制玻璃纤维的长度和直径，有效解决了控制玻璃微珠的特定粒径范围。而按照常规玻璃微珠的制造工艺(如：火焰漂浮法，火焰熔切法，普通隔离法，金属液球化法，离心法，电碰法)，得到此粒径段的玻璃微珠收得率只有20％～35％左右。
具体实施方式
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
所述分散剂的质量百分比组成为：炭黑15～20％，木炭粉68～80％，2～5％的有机溶剂；所述有机溶剂为乙醇或的甘油或的二甲基硅油。
实施例1
本实施例的制备的一系列玻璃微珠主要用于标识爆炸强度较低，爆炸瞬时温度较低的炸药，其特点是熔融温度较低，玻璃粒径最大。制备该系列的一个典型配方的具体制备过程是：
(1)按表1进行配料、混合，装入玻璃熔化炉在1100℃进行熔融，保温10小时；
(2)将充分熔融的玻璃拉制成直径为0.2mm的纤维
(3)将玻璃纤维切割成长度为1.2mm的短切纤维。
(4)把短切纤维和分散剂按照重量百分比1∶1充分混合，在滚动式加热炉中进行加热，温度控制在800℃，玻璃短切纤维在加热过程中软化，收缩成为球形。
所述分散剂为：炭黑15％，木炭粉80％，甘油5％。
微珠出炉冷却后，再经过清洗程序去除表面粘附的分散剂，即得到用作标识的玻璃微珠，直径分布在0.1mm～0.4mm之间，平均0.2mm。产出、投入统计见表2。
表1玻璃配料表

表2产出、投入统计表