[发明专利]低感度超细高氯酸铵复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及固体推进剂材料技术领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种高燃速推进剂用的低感度超细高氯酸铵复合材料及其制备方法。

背景技术

高氯酸铵作为一种高能氧化剂，是固体推进剂、爆破炸药、烟火药等含能材料的重要组成部分，尤其是在固体推进剂中可作为最常用的氧化剂材料。为提高推进剂燃速性能，可采用超细高氯酸铵(粒径为5μm以下)代替普通粒径的原料。大量超细高氯酸铵的使用，可显著提高推进剂燃速，然而，超细高氯酸铵材料的机械感度也随着颗粒粒径的减小而升高，尤其是使用超细原料后，推进剂装药的摩擦感度大幅上升，致使武器系统安全性能降低。因此，开发低感度的超细高氯酸铵复合材料制备技术，能够使得在保持推进剂高燃速性能的同时，显著降低其机械感度，提升武器推进系统在生产、使用和作战平台的安全性。

针对超细高氯酸铵导致推进剂药柱摩擦感度增加的问题，中国专利CN102718187A开发了一种中空超细高氯酸铵的制备方法，但其带来的直接问题是装填密度低，影响推进剂能量。在超细高氯酸铵包覆研究方面，中国专利CN103086815A发明了一种苯乙烯包覆高氯酸铵的制备方法，专利CN103708423A采用纳米磷酸钙包覆纳米级高氯酸铵，能够有效防止团聚，但无法实现降感。印度Nandagopal(Propellants,Explosives,Pyrotechnics,2009,34)采用溶剂-非溶剂法，以六氟丙烯和偏氟乙烯的共聚物(HFP-VF)包覆高氯酸铵，但降感效果不佳，需要用大量聚合物进行包覆，影响了后续推进剂能量。中国专利CN103030485A采用乙二胺和偶联剂KH792对粒径为3-7μm的高氯酸铵进行了包覆降感研究，虽然惰性材料用量较少，但降感效果并不显著。

以上研究结果表明，采用新材料、新工艺对超细高氯酸铵进行包覆，是有效降低其机械感度的主要手段之一。目前，该技术的主要问题体现在降感效果不佳、因包覆剂用量高而影响推进剂能量、制备工艺复杂、产品质量不易控制。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，利用了表面键合修饰对降感剂包覆的改善作用，研究了一种低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，主要涉及键合剂表面修饰和钝化材料原位包覆两个基本操作步骤，所得产品其颗粒分散性良好，粒度分布均匀，降感效果良好，且制备工艺简单，易于控制和放大，重现性好，产率高。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A、键合剂表面修饰

将超细高氯酸铵加入有机溶剂中，超声分散至少5min，搅拌后获得高氯酸铵悬浊液；将键合剂用有机溶剂或者水溶解配制成键合剂溶液；然后将键合剂溶液加入高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40-70℃，真空条件下保持5-10min,得到键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液；

B、钝化材料原位包覆

取超声分散高氯酸铵的同种有机溶剂，将一种功能碳材料加入该有机溶剂中，超声分散至少10min，获得功能碳材料悬浊液，然后将其添加到所述键合剂修饰后的高氯酸铵悬浊液中，搅拌条件下加热至40-70℃，真空条件下保持至少15min,接着向混合悬浊液中加入石蜡/石油醚溶液，继续保持温度为40-70℃，真空条件下保持至少15min,最后过滤、有机溶剂洗涤、干燥，得到低感度超细高氯酸铵复合材料。

进一步的技术方案是：本发明所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，超细高氯酸铵的平均粒径为1-2μm，高氯酸铵悬浊液中超细高氯酸铵与有机溶剂的质量比为1:2-10。

更进一步的技术方案是：本发明所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，有机溶剂为环己烷、正庚烷、异辛烷、苯、甲苯或者二甲苯。

更进一步的技术方案是：本发明所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，键合剂为LBA-306、LBA-603、LBA-332、LBA-09或者MAPO，所述键合剂溶液的溶质质量浓度为0.5％-2％。

更进一步的技术方案是：本发明所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，形成所述键合剂溶液所使用的有机溶剂是三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、乙醇或甲醇。

更进一步的技术方案是：本发明所述的低感度超细高氯酸铵复合材料的制备方法中，键合剂与高氯酸铵的质量比是1:380-400。