HMX分級(jí)工藝研究

周武鋒，聞利群，張建仁，韻勝

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原030051）

HMX分級(jí)工藝研究

周武鋒，聞利群，張建仁，韻勝

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原030051）

為了制備不同粒徑級(jí)的奧克托今（HMX）晶體，采用二甲基亞砜(DMSO)重結(jié)晶粒度分級(jí)，通過控制稀釋速度，攪拌和溫度等條件，進(jìn)行HMX粒度分級(jí)。通過光學(xué)顯微鏡分析了重結(jié)晶HMX的晶體形貌，用不同目的篩子對(duì)重結(jié)晶后的HMX晶體分級(jí)。結(jié)果表明：通過控制結(jié)晶條件，可直接制得6種粒度的HMX，粒度和質(zhì)量均符合美軍標(biāo)MIL，H-45444B要求。

奧克托今；重結(jié)晶；粒度分級(jí)

奧克托今（HMX）是目前能量高、綜合性能最優(yōu)越的炸藥之一,但其機(jī)械感度和沖擊波感度較敏感[1]，在許多條件下限制了它的使用。大量實(shí)驗(yàn)表明:HMX重結(jié)晶細(xì)化后,機(jī)械感度降低,能量輸出增加,滿足火工品技術(shù)鈍感化和高能化的發(fā)展趨勢(shì)[2]。制備晶形規(guī)則均一的HMX一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),徐瑞娟[3]采用物理方法對(duì)HMX原材料進(jìn)行球形化處理,得到了平均粒徑為330 μm的顆粒透光均勻內(nèi)外缺陷少的球形化HMX；付廷明[4]采用物理研磨法制備出微米級(jí)(d50=5～10 μm)的球形HMX粉體；楊光成[5]通過噴霧干燥HMX丙酮溶液制備了粒徑在3μm左右的β型超細(xì)HMX粒子；王晶禹[6，7]采用二甲基亞砜（DMSO）作為HMX的溶劑,水為非溶劑隋性液體,在溶解溫度65℃、流體介質(zhì)噴射壓力0.4 MPa下得到了0.62～1.10 μm近似球形的HMX；何得昌[8]利用對(duì)撞技術(shù)對(duì)HMX進(jìn)行粉碎,隨對(duì)撞壓力從40 MPa增至120 MPa,d50由515.8 nm減小到277.2 nm,但壓力過高容易破壞晶形；王保民[9]利用超臨界CO2重結(jié)晶細(xì)化HMX時(shí)發(fā)現(xiàn),HMX丙酮溶液隨超臨界壓力增大粒度分布變窄,晶形則由棒狀、塊狀變?yōu)槠瑺?、針狀；余咸旱[10]用γ2丁內(nèi)酯作溶劑在不同溫度下對(duì)HMX進(jìn)行重結(jié)晶,通過控制重結(jié)晶的溫度和HMX溶液濃度分別制得了6種粒度類別的HMX產(chǎn)品；安崇偉[11]用丙酮溶解HMX進(jìn)行重結(jié)晶,通過控制HMX溶液濃度和滴加速率分別得到了不同形貌的HMX晶體。本文通過控制稀釋速度，攪拌和溫度等條件，制備不同級(jí)的HMX。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

將一定量的HMX溶于二甲亞砜（DMSO）中，使之達(dá)到或接近飽和濃度，然后加入非溶劑（稀釋劑）進(jìn)行稀釋，使DMSO濃度下降逐漸析出HMX結(jié)晶，通過控制稀釋速度，攪拌和溫度等條件，制備不同級(jí)的HMX晶體。

1.2工藝流程（見圖1）

圖1

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

HMX的6種粒度（見表1）中，3、4級(jí)較大，較相近，2、5級(jí)較小也較接近，1、6級(jí)同屬于中等粒度。相近兩級(jí)粒度盡量采用相同的工藝條件，即采用相近的稀釋劑用量和濃度，通過改變稀釋劑加入速度，控制溶液的狀態(tài)，若狀態(tài)維持在第一介穩(wěn)區(qū)，則制出3、4級(jí)HMX，如狀態(tài)在第二介穩(wěn)區(qū)可得到1、6級(jí)HMX，狀態(tài)在不穩(wěn)區(qū)，其粒度為2、5級(jí)HMX。

表1 HMX粒度

2.2 分析與討論

2.2.1 稀釋劑濃度的影響

3、4 級(jí)稀釋劑用量均為DMSO 109g和H2O；1、6級(jí)分3次加入稀釋劑，第1次l級(jí)加稀釋劑量DMSO 110 g和H2O，6級(jí)加DMSO 114 g和水；第2次均加DMSO 338 g和H2O；第3次1級(jí)加一定量的水，6級(jí)加一定量的水。2、5級(jí)均用水稀釋；3，4級(jí)稀釋劑濃度最大均為52%，1、2級(jí)濃度為48%。

2.2.2 加料速度的影響

稀釋劑加入速度影響溶液的狀態(tài)，加入速度緩慢，使溶液狀態(tài)維持在第一介穩(wěn)區(qū)，利于晶核長(zhǎng)大，易于得到3、4級(jí)HMX；若加入速度較快，使溶液狀態(tài)處于不穩(wěn)區(qū)，利于生成晶核，則能形成大小比較均勻的細(xì)小結(jié)晶2、5級(jí)HMX；1、6級(jí)相近，但6級(jí)粒度略小于1級(jí)，因此在制備工藝中，6級(jí)加入稀釋劑的速度應(yīng)大于A級(jí)。

2.2.3 加晶種的影響

在工業(yè)結(jié)晶過程中為了控制晶體的數(shù)目和大小，普通習(xí)慣是結(jié)晶前在溶液中加入溶質(zhì)的不同大小的顆粒作為晶種，對(duì)溶液此后的結(jié)晶將發(fā)生感染作用，在制各大顆粒結(jié)晶時(shí)，加入晶種的作用尤為明顯。制4級(jí)HMX時(shí)，需加入一定量的晶種，晶種為3級(jí)產(chǎn)品中35～60目之間的HMX，不能直接以3級(jí)產(chǎn)品作晶種，以免結(jié)晶大小相差懸殊，不能獲得合格4級(jí)HMX。

2.2.4 洗滌液的影響

除4級(jí)外，其它各級(jí)均為水洗滌過濾后的結(jié)晶，水洗以洗凈母液為目的。為節(jié)約溶劑回收費(fèi)用，不必用過量水洗滌。如用水直接洗滌4級(jí)，相當(dāng)于用水稀釋，會(huì)使母液中溶解的HMX形成細(xì)結(jié)晶析出。應(yīng)先用含DMSO和水的DMSO溶液洗滌，然后以水洗凈DMSO即可。

2.2.5 攪拌速度的影響

制取大粒度HMX時(shí)的攪拌速度較小，制備中等粒度HMX，采用適中的轉(zhuǎn)速100～150r/min，制細(xì)小粒度HMX時(shí)，攪拌速度較大，以利于稀釋劑迅速分散形成細(xì)小結(jié)晶。

3 結(jié)論

3.1 用DMSO對(duì)HMX進(jìn)行重結(jié)晶時(shí)，通過控制結(jié)晶條件，可直接制得6種粒度的HMX，粒度和質(zhì)量均符合美軍標(biāo)MIL，H—45444B要求。

3.2 用DMSO作溶劑，不僅溶劑量比國(guó)內(nèi)外所用的其它溶劑少，而且低于美國(guó)DMSO的用量，得率高于美1981年文獻(xiàn)報(bào)道值，溶劑回收率高，具有明顯的效益。

3.3 進(jìn)—步研究得出，DMSO重結(jié)晶工藝，直接用水進(jìn)行一次稀釋，也能得出完全相同的結(jié)果。這一改進(jìn)對(duì)減少DMSO用量和降低成本具有重要的意義。

［1］張杏芬譯.國(guó)外火炸藥原材料性能手冊(cè)[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1991:21,22.

［2］王凱民,王文砧,張玲香.九十年代美國(guó)火工品技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃及研究進(jìn)展[J].火工品,2000,(4):37242.

［3］徐瑞娟,康彬,黃輝,等.球形化HMX顆粒的晶體品質(zhì)與性能[J].含能材料,2008,16(2):1492152.

［4］付廷明,楊毅,李鳳生.球形超細(xì)HMX的制備[J].火炸藥學(xué)報(bào), 2002,(2):12,13.

［5］楊光成,聶福德.超細(xì)HMX的制備與表征研究[J].含能材料, 2004,12(6):3502352.

［6］王晶禹,張景林,王保國(guó).HMX炸藥的重結(jié)晶超細(xì)化技術(shù)研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2000,20(3):3852388.

［7］王晶禹,張景林,徐文崢.HMX炸藥噴射結(jié)晶超細(xì)化實(shí)驗(yàn)研究[J].火炸藥學(xué)報(bào),2003,26(1):33236.

［8］何得昌,陳潛,譚崝.撞擊流法制備超細(xì)HMX中撞擊壓力和次數(shù)對(duì)顆粒度的影響[J].含能材料,2004,12(5):300,301.

［9］王保民.炸藥的超臨界重結(jié)晶細(xì)化技術(shù)[J].火炸藥學(xué)報(bào),2003,26 (3):62264.

［10］余咸旱,賈一平.γ2丁內(nèi)酯重結(jié)晶HMX的粒度分級(jí)工藝[J].火炸藥學(xué)報(bào),2006,29(2):19222.

［11］安崇偉.重結(jié)晶過程中HMX晶形影響因素與球形化工藝研究[D].太原:中北大學(xué)碩士學(xué)位論文,2005:27230.

Study on the sphericity of HMX

ZHOU Wu-feng，WEN Li-qun，ZHANG Jian-ren，YUN Sheng
(Shool of chemical engineering and environment,North university of China,Taiyuan Shanxi 030051,China)

In order to get different levels of HMX particles,using dimethyl sulfoxide(DMSO)recrystallized grain size classification,by controlling the dilution rate,agitation and temperature conditions,for HMX particle size classification.By optical microscope and scanning electron microscopy,analysis of the re-crystallization of HMX crystal morphology,through the sieve on the recrystallization different purposes HMX after the classification.The results showed that:by controlling the crystallization conditions can be directly obtained six kinds of particle size of HMX,particle size and quality are in line with the U.S.military standard MIL,H-45444B requirements.

HMX;re-crystallization;size classification

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.03.013

TJ55

A

1008-1267（2011）03-0039-03

2010-11-04

book=300221,ebook=231

·分析與測(cè)試·