專(zhuān)利名稱(chēng)：：疊氮肼鎳制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種起爆藥的制備方法，特別是一種疊氮肼鎳化合物的制備方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前，用作起爆藥的藥劑有疊氮化鉛(LA)、斯蒂芬酸鉛(LTNR)、二硝基重氮酚(DDNP)、高氯酸碳酰肼鎘(GTG)和硝酸肼鎳(NHN)。后兩種藥劑與疊氮肼鎳一起，同屬含能配合物。它們的威力大小次序?yàn)長(zhǎng)A〉GTG〉NHN〉DDNP>LTNR，而火焰感度次序恰好與之相反。處于兩頭的疊氮化鉛、高氯酸碳酰肼鎘和斯蒂芬酸鉛，在實(shí)際應(yīng)用中，或因火焰感度太低而需要裝填點(diǎn)火藥，或因威力小而無(wú)法單獨(dú)使用。同時(shí)，存在著疊氮化鉛機(jī)械感度很高、斯蒂芬酸鉛靜電火花感度過(guò)高、硝酸肼鎳起爆力偏弱和二硝基重氮酚制造廢水嚴(yán)重污染環(huán)境等問(wèn)題。盡管采取共沉淀的辦法，企圖實(shí)現(xiàn)性能的互補(bǔ)，比如疊氮化鉛和斯蒂芬酸鉛形成的共沉淀起爆藥(D，S)，獲得一定的成效，但感度方面所暴露的不足仍然存在。.疊氮肼鎳作為一種含能配合物，具有較優(yōu)良的綜合性能。最突出的性能在于火焰感度極好，起爆能力大，流散性好，不染色。同時(shí)還具有機(jī)械感度低、靜電積累小、靜電火花感度低、耐光、耐壓、不吸濕等性能。在大規(guī)模試生產(chǎn)中已表現(xiàn)出完全勝任民用起爆藥，可裝配于各種規(guī)格的工程雷管中，并在軍用小雷管上嘗試用作高威力起爆藥，適應(yīng)了新一代火工器件對(duì)藥劑的發(fā)展需求?，F(xiàn)有技術(shù)如疊氮肼鎳，其制備方法和作為起爆藥的用途(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00510095639.3)以硝酸鎳、氮化鈉和水合肼為原料，將硝酸鎳和氮化鈉配成水性混合液，水合肼配成乙醇溶液，形成兩種滴加液，再以50mL水或母液作底液，50'C下滴加反應(yīng)液，加料時(shí)間為50min，反應(yīng)過(guò)程中生成聚晶狀疊氮肼鎳。接著便是冷卻、出料、洗滌、脫水和干燥等工藝過(guò)程。在上述制備過(guò)程中，存在的主要問(wèn)題是(1)硝酸鎳和氮化鈉混合，容易因酸性偏高而釋放出HN3毒性氣體，對(duì)環(huán)境和人員造成污染和傷害；(2)硝酸鎳和氮化鈉的混合液，放置時(shí)間稍長(zhǎng)時(shí)，會(huì)形成凝膠狀物質(zhì)，由此而影響到工藝的可行性和合理性，并容易造成管道堵塞；(3)化合過(guò)程的pH值不穩(wěn)定，導(dǎo)致藥劑質(zhì)量的不一致。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種疊氮肼鎳制備方法，其反應(yīng)方式更為合理可行，藥劑的性能則進(jìn)一步得以?xún)?yōu)化，操作與控制也較為簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種疊氮肼鎳制備方法，將可溶性鎳鹽作為底液，所形成的底液中用醋酸調(diào)整pH值，并用石墨作藥劑的改性添加物，氮化鈉溶液和水合肼溶液分別滴加到底液中進(jìn)行化合反應(yīng)，然后保溫、冷卻、抽濾、水洗、脫水、干燥，得到疊氮肼鎳成品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)pH值的控制方法簡(jiǎn)單，且由弱酸和弱酸鹽組成的緩沖溶液，更使pH值穩(wěn)定，有效性更持久，保證了藥劑組成的單一性，其起爆能力也顯著提高，從而更適合其作為起爆藥使用；(2)選用醋酸鎳做原料，可避免使用硝酸鹽而形成的少量硝酸肼鎳物質(zhì)，致使藥劑性能變差或不穩(wěn)定；G)由于滴加和時(shí)間差，保證氮化鈉完全反應(yīng)，疊氮肼鎳得率高；(4)加入石墨可以降低藥劑的靜電積累和它的靜電火花感度，同時(shí)機(jī)械感度降低，提高了安全性；(5)藥劑的起爆能力明顯提高，對(duì)蟲(chóng)膠造粒RDX的極限起爆藥量由原來(lái)的50mg減少到25mg，起爆能力增大2.0倍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。'附圖是本發(fā)明疊氮肼鎳制備方法的流程圖。具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，本發(fā)明疊氮肼鎳制備方法，將可溶性鎳鹽作為底液，所形成的底液中用醋酸調(diào)整pH值，并用石墨作藥劑的改性添加物，氮化鈉溶液和水合肼溶液分別滴加到底液中進(jìn)行化合反應(yīng)，然后保溫、冷卻、抽濾、水洗、脫水、干燥，得到疊氮肼鎳成品。選取水溶性的鎳鹽、氮化物和水合肼，以酸化的鎳鹽溶液為底液，加進(jìn)石墨為性能改良劑；將氮化物和水合肼溶液，以雙管加料的方式，在適當(dāng)化合溫度下加入到底液中；在反應(yīng)過(guò)程中，由于適當(dāng)酸度的遏制，使得晶核的生成與長(zhǎng)大，達(dá)到較理想的匹配狀態(tài)；同時(shí)，反應(yīng)生成的鈉鹽，與存在著的醋酸一起，形成弱酸性緩沖溶液，避免了堿性物質(zhì)的生成，也有利于小晶體的長(zhǎng)大、團(tuán)聚。經(jīng)充分的反應(yīng)，得到了均勻聚晶狀態(tài)的疊氮肼鎳產(chǎn)物。經(jīng)抽濾、洗漆、干燥后，成為易流散的晶體顆粒，滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。將計(jì)量的可溶性醋酸鎳溶于適量的純水中，過(guò)濾后將此鎳鹽溶液置于化合器內(nèi)，并量取定量的醋酸溶液，倒入化合器，再加入投料量1%的石墨；開(kāi)啟水浴使之升溫，并開(kāi)動(dòng)攪拌；同時(shí)配制氮化鈉溶液和水合肼溶液，過(guò)濾后分別倒入加料漏斗內(nèi)。待化合器內(nèi)溫度升至5(TC7(TC的范圍，可將疊氮化鈉溶液和水合肼溶液一并加入化合器中。保持均勻的加料速度，控制氮化鈉溶液的加料時(shí)間為30min35min左右，而水合肼溶液的加料時(shí)間為45min50min左右；料液加完后需繼續(xù)反應(yīng)6min10min;然后對(duì)化合器冷卻，料液溫度降至45i:以下，即進(jìn)行出料、抽濾、水洗、脫水、干燥等工序，最終得到成品。實(shí)施例1:結(jié)合圖1，原材料規(guī)格與要求水合肼(N2H^H20)AR，醋酸鎳(NiAc2'4H20)CP，氮化鈉(NaN3)CP，石墨1000目，醋酸(HAc)CP，乙醇(C2H5OH)CP，主要儀器及設(shè)備電動(dòng)攪拌機(jī)；調(diào)壓變壓器；超級(jí)恒溫水浴；高型燒杯(化合器)400mL，計(jì)量泵，布氏漏斗①65mm;過(guò)濾瓶1000mL，水浴烘箱，水循環(huán)式真空泵。按原料投料比(質(zhì)量比)為Ni(Ac)2'4H20:NaN3:N2H4'H20=1.76:1:0.80，稱(chēng)取醋酸鎳12.3g，用160mL純水溶解，過(guò)濾后轉(zhuǎn)入化合器內(nèi)，再加進(jìn)4.0mL醋酸和lOOmg石墨；再稱(chēng)取7.0g氮化鈉和量取6.0mL水合肼，均用30mL純水進(jìn)行溶解和稀釋?zhuān)^(guò)濾后各自放入小燒杯內(nèi)，備用。安裝反應(yīng)裝置，標(biāo)定好計(jì)量泵。在+亙溫水浴中加熱使底液升溫至5(TC,同時(shí)開(kāi)動(dòng)攪拌器,調(diào)節(jié)電壓至適當(dāng)?shù)臄嚢锠顟B(tài)。通過(guò)計(jì)量泵,緩慢、均勻、準(zhǔn)確地滴加氮化鈉和水合肼溶液，控制氮化鈉加料時(shí)間為30min±5min，而水合肼的加料時(shí)間為45min±5min。加料完畢后恒溫?cái)嚢鑜Omin,然后進(jìn)行水冷至35°C以下出料。上述制得的產(chǎn)品用布氏漏斗抽濾，并水洗23次，再用95%的乙醇浸洗1次。抽干后置于干燥盤(pán)中，室溫下晾干，再放入55。C60。C水浴烘箱，干燥6h以上。所得疊氮肼鎳為青色聚晶，處于49^im95pm之間的顆粒占到總顆粒數(shù)的67X以上，采用量筒和漏斗法，測(cè)得疊氮肼鎳的假密度為0.58g/Cm30.63g/cm3。撞擊感度10kg綞，55cm落高，20發(fā)試樣，測(cè)得爆炸百分?jǐn)?shù)。所測(cè)得性能參數(shù)見(jiàn)下表。摩擦感度70°擺角，1.23MPa，20發(fā)試樣，測(cè)得爆炸百分?jǐn)?shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2:按原料投料比(質(zhì)量比)為Ni(Ac)"H20:NaN3:N2H4'H20=1.76:1:0.80，稱(chēng)取醋酸鎳14g，用120mL純水溶解，過(guò)濾后轉(zhuǎn)入化合器內(nèi)，'再加進(jìn)3.5mL醋酸和lOOmg石墨；再稱(chēng)取7.0g氮化鈉和量取6.0mL水合肼，分別用卯mL和60mL純水進(jìn)行溶解和稀釋?zhuān)^(guò)濾后各自放入小燒杯內(nèi)，備用。安裝反應(yīng)裝置，標(biāo)定好計(jì)量泵。在恒溫水浴中加熱使底液升溫至70'C，同時(shí)開(kāi)動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)電壓至適當(dāng)?shù)臄嚢锠顟B(tài)。通過(guò)計(jì)量泵，緩慢、均勻、準(zhǔn)確地滴加氮化鈉和水合肼溶液，控制氮化鈉加料時(shí)間為30min士5min，而水合肼的加料時(shí)間為45min士5min。加料完畢后恒溫?cái)嚢?min，然后進(jìn)行水冷至35'C以下出料。實(shí)施例3:按原料投料比(質(zhì)量比)為Ni(Ac)2'4H20:NaN3:N2H4.H20=1.76:1:0.80，稱(chēng)取醋酸鎳12.3g，用120mL純水溶解，過(guò)濾后轉(zhuǎn)入化合器內(nèi)，再加進(jìn)3.5mL醋酸和100mg石墨；再稱(chēng)取7.0g氮化鈉和量取5.6mL水合肼，分別用30mL和30mL純水進(jìn)行溶解和稀釋?zhuān)^(guò)濾后各自放入小燒杯內(nèi)，備用。安裝反應(yīng)裝置，標(biāo)定好計(jì)量泵。在恒溫水浴中加熱使底液升溫至65"C，同時(shí)開(kāi)動(dòng)攪拌器，調(diào)節(jié)電壓至適當(dāng)?shù)臄嚢锠顟B(tài)。通過(guò)計(jì)量泵，緩慢、均勻、準(zhǔn)確地滴加氮化鈉和水合肼溶液，控制氮化鈉加料時(shí)間為30min士2min，而水合肼的加料時(shí)間為45min±2min。加料完畢后恒溫?cái)嚢?min，然后進(jìn)行水冷至35r以下出料。上述制得的產(chǎn)品用布氏漏斗抽濾，并水洗23次，再用95%的乙醇浸洗1次。抽干后置于干燥盤(pán)中，室溫下晾干，再放入55'C60。C水浴烘箱，干燥6h以上。所得疊氮肼鎳為深青色聚晶，處于66nm102pm之間的顆粒占到總顆粒數(shù)的65o乂以上，采用量筒和漏斗法，測(cè)得疊氮肼鎳的假密度為0.62g/Cm30.71g/cm3，在高的化合溫度和稀的反應(yīng)溶液下，顆粒變大，假密度也增大，但得率會(huì)下降4%左右。經(jīng)測(cè)試，疊氮肼鎳的大致密度為2.12g/cm3，比硝酸肼鎳(2.139g/cm3)略小一些。72h后的吸濕增重為0.019%，與斯蒂芬酸鉛相近，所以其吸濕性同樣很小。應(yīng)用作為起爆藥，測(cè)得的5s爆發(fā)點(diǎn)為193'C194'C，用普通導(dǎo)火索測(cè)取的50%發(fā)火的特征高度為46.3cm。撞擊感度10kg落錘，55cm落高，測(cè)取20發(fā)試樣的爆炸百分?jǐn)?shù)為35%，而50。/。發(fā)火的特征落高為66.1cm;摩擦感度70'擺角，1.23MPa表壓，測(cè)取20發(fā)試樣的爆炸百分?jǐn)?shù)為10%，分別低于太安炸藥和K'D起爆藥。靜電火花感度按WJ1869-89標(biāo)準(zhǔn)，藥量20mg，電容2000pF，串聯(lián)電阻0，電壓25kV，放電間隙0.18mm，點(diǎn)平；T=23°C，RH=48%。結(jié)果25發(fā)的爆炸百分?jǐn)?shù)為0。對(duì)造粒黑索金的極限起爆藥量鐵加強(qiáng)帽時(shí)20mg，鋁加強(qiáng)帽時(shí)25mg。疊氮肼鎳的耐壓性很好，壓力在80MPa時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)"壓死"現(xiàn)象。權(quán)利要求1、一種疊氮肼鎳制備方法，其特征在于將可溶性鎳鹽作為底液，所形成的底液中用醋酸調(diào)整pH值，并用石墨作藥劑的改性添加物，氮化鈉溶液和水合肼溶液分別滴加到底液中進(jìn)行化合反應(yīng)，然后保溫、冷卻、抽濾、水洗、脫水、干燥，得到疊氮肼鎳成品。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮肼鎳制備方法，其特征在于可溶性鎳鹽是醋酸鎳或硝酸鎳。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮肼鎳制備方法，其特征在于氮化鈉溶液的滴加時(shí)間為30i5min，水合肼溶液的滴加時(shí)間為45±5min，兩者有50%的時(shí)間差。4、根據(jù)權(quán)利要求1的疊氮肼鎳制備方法，其特征在于石墨改性添加物粒度在10pm以下。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮肼鎳制備方法，其特征在于投料質(zhì)量比Ni(Ac)2-4H20:NaN3:N2H4'H20=1.72.0:1:0.801.0。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮肼鎳制備方法，其特征在于保溫時(shí)間6min10min，冷卻溫度S45。C，水洗23次，乙醇脫水1次，干燥溫度55°C60°C，干燥時(shí)間26h。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮肼鎳制備方法，其特征在于反應(yīng)溫度為5(TC70°C。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種疊氮肼鎳制備方法。該方法將可溶性鎳鹽作為底液，所形成的底液中用醋酸調(diào)整pH值，并用石墨作藥劑的改性添加物，氮化鈉溶液和水合肼溶液分別滴加到底液中進(jìn)行化合反應(yīng)，然后保溫、冷卻、抽濾、水洗、脫水、干燥，得到疊氮肼鎳成品。本發(fā)明pH值的控制方法簡(jiǎn)單，且由弱酸和弱酸鹽組成的緩沖溶液，更使pH值穩(wěn)定，有效性更持久，保證了藥劑組成的單一性，其起爆能力也顯著提高，從而更適合其作為起爆藥使用；選用醋酸鎳做原料，可避免使用硝酸鹽而形成的少量硝酸肼鎳物質(zhì)，致使藥劑性能變差或不穩(wěn)定；由于滴加和時(shí)間差，保證氮化鈉完全反應(yīng)，疊氮肼鎳得率高。文檔編號(hào)C01B21/00GK101618866SQ200810122840公開(kāi)日2010年1月6日申請(qǐng)日期2008年7月1日優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日發(fā)明者琳張,朱順官,燕李,牟景艷申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)