[发明专利]一种超临界气体抗溶剂法进行高氯酸铵改性工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高氯酸铵细化及包覆改性方法，具体为一种超临界气体抗溶剂法进行高氯酸铵改性工艺。

背景技术

高氯酸铵（AP）是一种氧化剂，可作为固体推进剂，爆破炸药、烟火药等含能材料的一种组分。超细高氯酸铵（AP）的粒度降至10µm以下，推进剂的燃速随粒度的减小而急剧增大。除在推进剂中占有重要地位以外，超细AP在反坦克武器的开发、汽车安全气囊及烟幕弹等研究领域中的应用也发挥重要作用。

然而高氯酸铵具有较强的吸水性，易导致超细粉团聚，尤其是亚微米及纳米粒级的粉体，这影响了超细高氯酸铵性能的发挥。为此，研究者们在超细高氯酸铵包覆改性方面开展了许多工作。北京理工大学的杨荣杰等人采用液相分离法，用P-200高分子材料对AP表面进行包覆，但这种包覆法仍存在后处理问题；南京理工大学张付清等人采用搅拌研磨使高氯酸铵与亚铬酸铜形成复合粒子（小于1µm），使亚铬酸铜粒子嵌入、粘附于AP粒子表面构成复合粒子，较好解决了高氯酸铵与亚铬酸铜的团聚与混合不均匀的问题（张付清，李春俊，刘宏英等. 亚铬酸铜/高氯酸铵超细复合粒子的制备与性能研究[J].含能材料,1999,7(4):156-158.），但由于在复合前，先采用研磨法制备超细AP颗粒，会引起点阵晶格畸变和物料污染问题；南京理工大学的邓国栋等人用硝化棉进行高氯酸铵表面改性，将溶有硝化棉和硅烷偶联剂KH-550的乙醇/丙酮混合溶液与高氯酸铵加入捏合机中进行充分混合，然后用烘箱干燥，使AP表面包有改性剂硝化棉，干燥后再用气流粉碎法进行超细化粉碎，形成了平均粒度为2.5µm的包覆有硝化棉的AP 细颗粒。由于是先包覆后采用气流粉碎法进行细化，会导致改性后的AP粒子硝化棉包覆层有破坏（邓国栋,刘宏英. 超细高氯酸铵的防聚结技术[J].火炸药学报,2009,32(1):9-12.）；李凤生等人用三种方法对超细AP进行了表面改性：一是对原料进行处理，在AP细化前加入防聚结剂；二是在粉体制备过程中加入防聚结剂；三是对制备好的粉体用防聚结剂进行处理，由于第二和第三种工艺复杂，常用的是第一种方法，第一种方法的采用，也限制了细化工艺的选择。

因此，要从根本上防止超细高氯酸铵团聚，最有效的方法是在超细化过程中同时进行表面包覆与改性处理，使其一旦细化成小颗粒就处于良好的分散状态，不形成团聚。但是到目前为止，还对于超细高氯酸铵的包覆，还没有一种行之有效的技术。

发明内容

本发明为了解决现有高氯酸铵细化及包覆改性技术均存在各自不同缺点的问题，提供一种超临界气体抗溶剂法进行高氯酸铵改性工艺。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种超临界气体抗溶剂法进行高氯酸铵改性工艺，包括以下步骤：

（1）设定高压釜恒温水浴的温度，待温度稳定在设定值25～31℃后，保持10～15分钟；（2）将高氯酸铵溶解于丙酮溶剂中，配制浓度为1.0～1.3 g/100ml的高氯酸铵丙酮溶液，同时将包覆剂硬脂酸溶于丙酮溶剂中，配制浓度为0.8～1.3 g/100ml的硬脂酸丙酮溶液；（3）将上述配制好的高氯酸铵丙酮溶液和硬脂酸丙酮溶液以重量比为1：2～4的比例混合，搅拌均匀后置于高压釜中预热，待混合溶液温度与高压釜温度一致后，向高压釜中通入作为抗溶剂的超临界二氧化碳气体，进气速率为33～35 Kg/h；（4）当高压釜的压力达到9～12MPa之间后，迅速泄压至常压，丙酮溶剂、二氧化碳抗溶剂通过减压气化完全去除，高氯酸铵细微粒首先从溶液中结晶析出，随后包覆剂硬脂酸析出，均匀地包覆在高氯酸铵颗粒表面；（5）用干燥二氧化碳气体吹洗高压釜，收集被高压釜内金属烧结过滤片截留并析出的高氯酸铵细颗粒，即为本发明所述的平均粒径为2～5µm包覆有硬脂酸的高氯酸铵细颗粒。

二氧化碳气体抗溶剂过程同时细化、包覆AP的原理：