[发明专利]一种超细硼/硝酸钾点火药微尺度连续流制备方法

说明书

本发明为一种超细硼/硝酸钾点火药微尺度连续流制备方法。包括如下步骤：(1)将硝酸钾和粘结剂分别配制成溶液，将硼粉溶于其中一相溶液形成硼悬浮体系B‑Xsubgt;1/subgt;，(2)设备组装，将硼悬浮体系B‑Xsubgt;1/subgt;和另一溶液相Xsubgt;2/subgt;放入流体驱动单元中，成型室内抽真空，雾化器的入口通入0.1～6.0kpa的惰性气体，将成型室内温度设定为80℃‑200℃；(3)驱动硼悬浮体系B‑Xsubgt;1/subgt;和另一相溶液Xsubgt;2/subgt;流入微混合单元，经微混合单元混合生成的硼硝酸钾悬浮体系流入雾化器中、在惰性气体的作用下形成雾化的液滴，雾化液滴进入成型室干燥后成型得到超细硼/硝酸钾点火药粉末。本发明克服了目前微化工工艺面临的产量不易放大的问题，全过程连续化、无三废，易于实现硼/硝酸钾点火药绿色可控的宏量制备。

技术领域

本发明属于含能材料领域，具体涉及一种超细硼/硝酸钾点火药微尺度连续流制备方法。

背景技术

点火药又称引燃药，是最重要的火工药剂之一，其作用是将需要点燃的药剂局部加热到发火点，并促使其稳定可靠的燃烧。在外界初始冲能的作用下，点火药能发生快速的燃烧反应，放出大量热、气体和灼热的固体残渣。硼/硝酸钾(boron-potassium nitrate,BPN)是常用的高能点火药之一。它具有火焰感度高、容易点燃、热值高、爆热较大，燃烧残渣量多，点火能力强以及安全钝感等特点，是一种性能良好的高能点火药，可以代替黑火药，在常规武器、航空航天中得到了广泛的应用，是美军标准MIL-STD-1901A中唯一许可的直列式点火药。

硼/硝酸钾点火药的结构形态、粒径大小和粒径分布是影响其能量释放特性和感度的重要因素。目前制备点火药通常采用机械混合，这种传统宏观制备法难以保证混合均匀性的同时，无法对硼/硝酸钾微尺度结构调进行较为精确的调控；且不同批次产物之间一致性较差，较大程度的影响了硼/硝酸钾实际应用中的稳定释能。精确可控的制备环境是获得高质量含能材料的关键。近年来，一些研究人员尝试采用静电喷雾的方式制备核壳结构硼/硝酸钾点火药(CN 110526790 A，CN 107304150A)，试图提升点火药性能，改善硼/硝酸钾点火药的一致性问题。但是静电喷雾方法存在的缺点也较为明显：无法实现连续化；难以放大生产；工艺过程可控性有限；基于静电场作用的制备方式对于含能材料工艺安全性有一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细硼/硝酸钾点火药微尺度连续流制备方法，实现和BPN复合颗粒粒径与微尺度结构的按需调控。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种超细硼/硝酸钾点火药微尺度连续流制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：根据点火药配方将相应量的硝酸钾和粘结剂分别配制成溶液，将硼粉溶于其中一相溶液形成硼悬浮体系B-X₁，

步骤(2)：将两个流体驱动单元的出口和微混合单元的入口连接，微混合单元的入口和成型室(6)上的雾化器(8)的入口连接；将硼悬浮体系B-X₁和另一溶液相X₂放入流体驱动单元中，成型室(8)内抽真空，雾化器(8)的入口通入0.1～6.0kpa的惰性气体，将成型室(8)内温度设定为80℃-200℃；

步骤(3)：启动两个流体驱动单元，驱动硼悬浮体系B-X₁和另一相溶液X₂流入微混合单元，经微混合单元混合行成的硼硝酸钾悬浮体系流入雾化器(8)中、在惰性气体的作用下形成雾化的液滴，雾化液滴进入成型室(6)干燥后成型得到超细硼/硝酸钾点火药粉末，通过成型室下方的收集单元对超细硼/硝酸钾点火药粉末进行收集。

进一步的，步骤(1)中硝酸钾、粘结剂以及硼粉的含量以质量百分数如下：20％-80％、0.1％-20％以及5％-70％。

进一步的，硝酸钾的溶剂为水，粘结剂的溶剂为酒精。