[发明专利]一种球形ADN颗粒、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种基于微通道的限域微液滴制备球形二硝酰胺铵(ADN)颗粒的方法，由上述方法制备的二硝酰胺铵(ADN)颗粒及其应用。上述方法首先配置ADN溶液，并选择合适的反溶剂，然后将ADN溶液和反溶剂以一定的流速通过同轴微通道反应器形成ADN溶液‑反溶剂微液滴，将微液滴分散在特定的溶剂中，辅以超声或搅拌，得到ADN球形颗粒悬浮液，最后通过抽滤、洗涤、真空干燥，得到球形ADN颗粒。该发明采用微通道反应器，可通过微通道管径比以及溶液和反溶剂的流速比调节球形ADN颗粒的粒径，且颗粒粒度分布较窄，反应效率高，条件温和，无需进行加热，操作简单安全，利于放大生产，该微球吸湿率明显降低、球形度高，易于成药，可推广至其他含能材料的球形颗粒的制备。

技术领域

本发明涉及一种基于微通道的限域微液滴制备球形二硝酰胺铵(ADN)颗粒的方法、球形二硝酰胺铵(ADN)颗粒及其应用，属于含能材料领域。

背景技术

新一代高性能武器装备均提出高能量、低特征信号、低危险性和低污染等要求。ADN分子结构中既有氧化剂成分又有燃料成分，且含氧量高，生成热为-148.4～-149.6kJ/mol，既可以作为炸药，又可以作为固体推进剂的氧化剂。与目前推进剂广泛使用的氧化剂AP(生成热为-295.5kJ/mol)不同，ADN分子结构中不含卤素，燃烧产物无“烟”，使导弹的发射具有较低的特征信号，并且环境污染小，据统计低特征信号推进剂比少烟和有烟推进剂比冲普遍低6～14s，若用ADN替代AP，则可望使低特征信号推进剂比冲大幅提高。因此，ADN作为新型氧化剂，是未来战略、战术导弹急需的最有发展前景的新一代固体推进剂高能组分之一。

但是，ADN存在吸湿率高、稳定性差、力学性能差、与异氰酸酯化学不相容等问题，其中最为棘手的就是ADN的强吸湿性(20℃下每100克水中可溶解高达357克的ADN)，导致其在固体推进剂中难以应用。常规方法合成的ADN一般为针状或片状晶体，极吸湿性极强。研究结果表明，ADN经球形造粒后吸湿性有所降低。目前，ADN球形造粒的主要方法包括熔融造粒技术以及晶型抑制技术等。但上述方法中，熔融造粒技术可制备出高质量的球形ADN，但工艺实施过程中需高温将ADN熔融后再进行造粒，工艺危险性高，设备要求高，实施难度大；而晶型抑制技术反应条件温和，但需引入惰性的晶型抑制剂，难以制备得到高品质的球形ADN。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，一种基于微通道的限域微液滴制备球形二硝酰胺铵(ADN)颗粒的方法、球形二硝酰胺铵(ADN)颗粒及其应用，通过调节微通道内径大小以及溶液相和反溶剂相的相对流速来控制ADN微球的粒径和球形度，同时无需引入惰性物质，可以显著提高ADN微球的品质，得到粒径可调、粒度分布窄的球形ADN含能颗粒，该球形ADN含能材料制备方法简单、安全、高效，易于工业化生产，特别适用于固体推进剂、炸药或烟花剂领域。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种球形ADN颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将ADN加入溶剂中，搅拌后得到ADN溶液；

(2)利用限域微液滴法，在分散作用下，将步骤(1)所得ADN溶液和反溶剂A同时滴加至反溶剂B中；

滴加完毕后继续反应，得到包含ADN微球和溶剂的固液混合体系；

所述限域微液滴法采用同轴微通道反应器进行；

(3)将步骤(2)所得固液混合体系进行后处理，得到ADN微球。

进一步的，步骤(2)中，同轴微通道反应器中，包含同轴的内通道和外通道，所述内通道内径为0.1mm～1mm，外通道内径为0.5mm～3mm；同轴微通道反应器的材质为玻璃或不锈钢。

进一步的，步骤(2)中，步骤(1)所得ADN溶液流速为0.05mL/min～0.5mL/min，反溶剂A流速为0.20mL/min～5mL/min。