[发明专利]一种基于嵌段流的起爆药结晶系统

说明书

本发明公开了一种基于嵌段流的起爆药结晶系统，包括计算机控制单元，流体驱动单元，微混合器，合成与结晶单元，显微观测系统及连接组件。计算机控制道注射泵驱动注射器中的连续相载液通过软管流向T型连接器，同时控制注射泵驱动注射器中的反应液和添加剂或杂质溶液通过软管汇集并流至微混合器，混合完全后流向T型连接器，形成形状均匀的液滴，液滴随着流体流动进入合成与结晶装置；显微观测系统包括显微镜和连接计算机控制单元的连接线，通过计算机控制显微镜对不同位置晶体的生长状况进行拍摄，便于研究晶体的生长状况和调控晶体的质量。

技术领域

本发明涉及一种火工品和起爆装置领域，特别是涉及一种起爆药结晶系统。

背景技术

起爆药是一类易受外界能量激发而发生爆燃或爆炸，并能迅速形成爆轰的敏感炸药。对外界一定的热、电、光、机械等激发能有较大的敏感度，并能输出足够的能量，以爆轰波引爆猛炸药。

起爆药产物的晶体形态、晶体的大小及粒度分布范围对火工品装药的流散性能有着直接的影响，从而影响到火工品的装药性能。同时对其感度、起爆威力等爆炸性能和安定性能也有着重要的影响。晶形规整、粒度均匀的起爆药晶体产品，对整个生产过程包括过滤、洗涤、烘干、火工品装药以及母液废液处理等工序都能创造良好的条件。同时有利于保证起爆药生产、装配的安全性和质量的稳定。

在起爆药的合成与结晶过程中，外部环境条件对晶体生长影响极大，如介质温度、压力、浓度、杂质或者添加晶形控制剂等。目前，间歇式釜式反应器被广泛应用在起爆药的研究与合成领域。然而，由于常规反应器尺度大，传热、传质效率不高，反应体系中不可避免地存在大范围的浓度梯度、温度梯度，这使得在反应器内不同区域的反应环境差异很大。所以采用常规间歇釜式反应器合成的起爆药产物常以不同的结晶形态出现，聚晶颗粒和单晶颗粒掺杂存在，晶体颗粒具有非常宽的粒度分布。此外，由于采用的是间歇釜式反应器，常规的合成方法无法实现与检测设备进行联用，无法在线获得起爆药在反应体系中的结晶动力学信息，使得起爆药结晶过程机理研究没有得到实质性的进展。

嵌段流技术是通过利用互不相溶的两相微流体，其中以液滴形式存在的相称作分散相，运载液滴的连续流动相称作连续相，将分散相微流体以微小的体积单元(10^-15～10^-9L) 的液滴形式分散到另一种连续流动的连续相微流体中，液滴被互不相溶的流体运载到微尺度通道中，连续相和分散相共存于微尺度通道内。这种基于微流体的液滴操控技术，可以在互不相溶的两相中产生形态稳定、体积微小、比表面积大的连续液滴。液滴内部物质扩散距离极短，混合迅速，可快速实现有效的物质交换，因而液滴内部的流动滞留时间、浓度梯度和温度梯度分布均匀，具有更高的传质、传热效率，液滴内部的化学反应具有更高的反应效率，产率和纯度也相应提高。每个液滴都被不相容的油相包裹，液滴与通道壁不直接接触，相邻液滴也被油相分隔，所有的液滴都随油相一起运动，避免了相邻液滴间的物质交换，隔绝了样品间的交叉污染，并且使得产生固体颗粒的反应能不易堵塞微通道，更适合两相化学反应的应用。此外，嵌段流技术易于与光学显微镜联用，实现晶体生长过程中的在线监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全可靠、混合高效、滞留时间短、可在线监测的起爆药合成与结晶系统,该系统不仅可以用于起爆药的合成，还可以用于起爆药的晶体生长动力学研究。