[发明专利]一种降低由退役单基发射药提取的硝化棉的含氮量及粘度的方法

说明书

本发明涉及一种降低由退役单基发射药提取的硝化棉的含氮量及粘度的方法。

单基发射药中含有95％的硝化棉，随着发射药的服役期满，每年有大量的单基发射药退役，对这些报废的发射药，按照规定需要及时销毁。而销毁这些发射药将产生大量的CO、CO₂、NO、NO₂、N₂等气体，对环境造成污染。如何再生利用这些退役发射药，是目前国内外科技人员共同研究的课题之一。

利用退役发射药提取的硝化棉，由于其本身固有的含氮量及粘度值均高于涂料硝化棉，因此不能直接用于硝基涂料的生产。早在六十年代，美国、德国就有从单基发射药中提取硝基纤维素的报道，即：采用丙酮、二氯甲烷萃取法，去除单基发射药中的杂质，得到硝基纤维素，这种硝基纤维素只能用于制作棉胶，如不做进一步的处理，也不能直接用于硝基涂料的生产。近年来，研究人员利用硝化棉硝化过程的可逆性原理，沿用硝化棉生产中降低粘度的方法，用水解或水解加碱性降解剂来降低其含氮量及粘度值。由于发射药中含有起稳定作用的微量二苯胺，采用这种常规的方法处理容易出现以下一些问题：

1、碱性降解剂在高温下使硝化棉分解，其分解物引起硝化棉中微量二苯胺的氧化，二苯胺氧化后，颜色会由白而黄逐渐变深，因此可导致提取的硝化棉颜色变黄，影响所生产涂料的质量。

2、为了解决硝化棉的变黄问题，根据二苯胺可微溶于水的性质，在降解时加入大量的水，这样虽然有一定的效果，但所需设备容量大，用水量大，设备投资及生产成本高。

3、硝化棉在降解过程中，由于碱性降解剂的分解作用，使硝化棉损耗达30～40％，回收率低，降低了附加值。

本发明针对以上情况，提供一种新的降低由退役单基发射药提取的硝化棉的含氮量及粘度的方法，其目的是变废为宝，提高回收率，使这些再生硝化棉能够大量地应用于硝基涂料的生产，同时还可通过调整工艺参数，得到不同粘度值的硝化棉，以扩大再生硝化棉的使用范围。

本发明所述的方法包括以下步骤：

(1)将由退役单基发射药中提取的固体硝化棉柱进行机械粉碎，粉碎粒度为40～60目。

考虑到机械粉碎时的安全性，在粉碎过程中需加水20～50％(重量百分比)。

(2)将粉碎的硝化棉粉与水和添加剂按重量配比搅拌均匀，放入密闭容器，然后通入高温蒸气，蒸气压力为0.3～1.0MPa，通入时间为20～60分钟，硝化棉与水和添加剂的重量配比为1∶1～0.5∶0.05～0.1；上述降解过程中，粉状硝化棉与高温水分子发生水解反应，使部分三硝基纤维变为二硝基纤维，降低了硝化棉中的含氮量，同时，三硝基纤维与二硝基纤维的分子团在高温下解聚，通过改变高分子聚合度，降低硝化棉的粘度值。

为阻止硝化棉在高温下分解时氧化二苯胺，使物料变黄，本发明在物料中加入一定配比的添加剂，该添加剂为无机酸，如磷酸、硫酸、亚硫酸及硝酸等。

(3)硝化棉粉降解后，经脱水加稳定剂，最终成为适合于硝基涂料生产的原材料——涂料硝化棉粉。

上述稳定剂为95度以上的乙醇，硝化棉粉中乙醇含量为(30±2)％。

下面结合实施例进一步详细说明本发明：

首先，将由退役单基发射药中提取的固体硝化棉柱进行机械粉碎，粉碎粒度为40目，粉碎过程中加水40％(重量百分比)。

将粉碎的硝化棉粉与水和无机酸按1∶0.8∶0.06的重量配比搅拌均匀，放入密闭容器，然后通入高温蒸气，粉状硝化棉与高温水分子反应，使部分三硝基纤维变为二硝基纤维，降低了硝化棉中的含氮量，其反应机理如下：

在此过程中，三硝基纤维与二硝基纤维的分子团在高温下解聚，其机理如下：

其中：n、m₁、m₂为高分子聚合度

k₁、k₂为分子团数

n＝k₁·m₁    n＝k₂·m₂