一種開(kāi)孔結(jié)構(gòu)含能高分子微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于含能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種開(kāi)孔結(jié)構(gòu)含能高分子微球的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 含能高分子微球是制造高性能推進(jìn)劑所必需的成分之一。含能高分子微球的尺度 直接影響到推進(jìn)劑的成型加工性能和物料的混合均勻性，通常含能高分子微球的粒徑大多 在1-100微米。典型的含能高分子微球?yàn)橄趸尬⑶颉?br>[0003] 美國(guó)專(zhuān)利US3639183公開(kāi)了一種溶塑型硝化棉或醋酸纖維素的制備方法，典型的 過(guò)程是采用硝基甲烷將醋酸纖維素溶解成漆狀溶膠，然后加入石油磺酸乳化劑及水到溶膠 體系中，再將物料轉(zhuǎn)入到膠體磨中進(jìn)一步乳化和均質(zhì)化處理，膠體磨處理過(guò)程中物料加入 的速度必須很慢，完成處理后物料形成均勻的膠乳。美國(guó)專(zhuān)利US3767489中報(bào)道了類(lèi)似的 溶塑球形藥制備工藝，同樣是采用硝基甲烷作為溶劑。硝基甲烷毒性比較高，并且硝基甲烷 成本比較高。
[0004] 此外，目前已公開(kāi)報(bào)道的有關(guān)多孔型含能高分子球的制備方法，都需要在加熱條 件下完成成球，溶劑驅(qū)除完成后球形顆粒才能徹底定型，這些過(guò)程都會(huì)造成孔結(jié)構(gòu)的變化， 對(duì)于控制孔徑和孔分布都是非常困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種室溫下制備開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的含能高分子微球的方法。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種開(kāi)孔結(jié)構(gòu)含能高分子微球的制備方法， 包括以下步驟：
[0007] 步驟1、將含有硝化棉的含能高分子材料溶解到乙酸乙酯中，得到含硝化棉的高分 子溶膠；所述含有硝化棉的含能高分子材料為含氮量大于等于11. 5%的硝化棉、單基藥、雙 基藥或含高能炸藥的改性雙基藥；乙酸乙酯用量為含能高分子材料質(zhì)量的4. 0-100倍。
[0008] 步驟2、在攪拌條件下逐步向步驟1所述的高分子溶膠中加入烷烴類(lèi)溶劑，經(jīng)過(guò)充 分混合后得到含混合溶劑的高分子溶膠或內(nèi)相為烷烴類(lèi)溶劑的高分子乳液；所述的烷烴類(lèi) 溶劑為戊烷、己烷、環(huán)己烷、庚烷、辛烷中的一種或兩種以上的混合物，用量為含能高分子材 料質(zhì)量的0.2-10.0倍。
[0009] 步驟3、在攪拌條件下往步驟2所述的高分子溶膠或高分子乳液中加入含有乳化 劑的水溶液，經(jīng)過(guò)充分乳化后得到內(nèi)相為烷烴溶劑和水溶液的高分子乳液；所述的乳化劑 為表面活性劑，所述的含乳化劑的水溶液質(zhì)量濃度為〇. 002-0. 5%，含乳化劑的水溶液用量 為步驟1中乙酸乙酯體積的0. 1-1. 0倍。
[0010] 步驟4、在攪拌條件下將步驟3所述的高分子乳液分散到含分散劑的水溶液中形 成球形液滴；所述的分散劑為阿拉伯膠、骨膠、甲基纖維素、聚乙二醇、聚乙烯醇、明膠中的 一種，分散劑水溶液的質(zhì)量濃度為〇. 05-1. 0%，分散劑水溶液用量為步驟1中乙酸乙酯體積 的1-3倍。
[0011] 步驟5、再往物料體系中加入水或水溶液，高分子乳液形成的液滴逐步硬化形成含 能高分子顆粒；所述的水溶液是指含分散劑及乳化劑的水溶液，所述的水或水溶液用量為 步驟1中乙酸乙酯體積的15-100倍。
[0012] 步驟6、經(jīng)過(guò)分離、干燥后得到開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的含能高分子微球。
[0013] 步驟1到步驟5都是在室溫下進(jìn)行的。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)本發(fā)明的方法采用乙酸乙酯做溶劑，毒 性較小。2)本發(fā)明的方法在室溫下操作就可以得到含能高分子顆粒，同時(shí)制備工藝更簡(jiǎn)單， 更安全，大幅度提高了生產(chǎn)效率。3)本發(fā)明的方法不經(jīng)過(guò)溶劑蒸餾，僅通過(guò)加入水溶液分散 即可成型，能耗大幅度降低。4)本發(fā)明的方法僅通過(guò)溶劑比例和乳化劑就可以很好地控制 成品顆粒的粒徑，比傳統(tǒng)工藝更容易控制。5)本發(fā)明的方法在制備過(guò)程中加入烷烴類(lèi)有機(jī) 溶劑就可得到多層次開(kāi)孔含能高分子微球。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為實(shí)施例1所制備的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
[0016] 圖2為實(shí)施例2所制備的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
[0017] 圖3為實(shí)施例3所制備的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
[0018] 圖4為實(shí)施例4所制備的硝化棉微球由SHM測(cè)試得到的形貌圖。
[0019] 圖5為實(shí)施例5所制備的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
[0020] 圖6為實(shí)施例6所制備的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
[0021] 圖7為實(shí)施例7所制備的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
[0022] 圖8為實(shí)施例8所制備的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
[0023] 圖9為不加烷烴所制備的硝化棉微球由SEM測(cè)試得到的形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] -種開(kāi)孔結(jié)構(gòu)含能高分子微球的制備方法，包括以下步驟：
[0025] 步驟1、將含有硝化棉的含能高分子材料溶解到乙酸乙酯中，得到含硝化棉的高 分子溶膠；所述含有硝化棉的含能高分子材料為含氮量大于等于11. 5%的硝化棉、單基 藥、雙基藥或含高能炸藥的改性雙基藥中的一種，乙酸乙酯用量為含能高分子材料質(zhì)量的 4. 0-100倍。所述高能炸藥為黑索金或者奧克托金等單質(zhì)炸藥。
[0026] 步驟2、在攪拌條件下逐步向步驟1所述的高分子溶膠中加入烷烴類(lèi)溶劑，經(jīng)過(guò)充 分混合后得到含混合溶劑的高分子溶膠或內(nèi)相為烷烴類(lèi)溶劑的高分子乳液；所述的烷烴類(lèi) 溶劑為戊烷、己烷、環(huán)己烷、庚烷、辛烷中的一種或兩種以上的混合物，用量為含能高分子材 料質(zhì)量的〇. 2-10. 0倍。
[0027] 步驟3、繼續(xù)往步驟2所述的高分子溶膠或高分子乳液中加入含有乳化劑的水溶 液，經(jīng)過(guò)充分乳化后得到內(nèi)相為烷烴溶劑和水溶液的高分子乳液；所述的乳化劑為常用的 表面活性劑，所述的含乳化劑的水溶液質(zhì)量濃度為0. 002-0. 5%，含乳化劑的水溶液用量為 步驟1中乙酸乙酯體積的0. 1-1. 0倍。
[0028] 步驟4、在攪拌條件下將步驟3所述的高分子乳液分散到含分散劑的水溶液中形 成球形液滴；所述的分散劑為阿拉伯膠、骨膠、甲基纖維素、聚乙二醇、聚乙烯醇、明膠中的 一種，分散劑水溶液的質(zhì)量濃度為〇. 05-1. 0%，分散劑水溶液用量為步驟1中乙酸乙酯體積 的1-3倍。
[0029] 步驟5、再往物料體系中加入水或水溶液，高分子乳液形成的液滴逐步硬化形成含 能高分子顆粒；所述的水溶液是指含分散劑及乳化劑的水溶液，或者是制備高分子微球過(guò)程 回收并脫除溶劑后的母液。所述的水或水溶液用量為步驟1中乙酸乙酯體積的15-100倍。
[0030] 步驟6、經(jīng)過(guò)分離、干燥后得到開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的含能高分子微球。
[0031] 步驟1到步驟5都是在室溫下進(jìn)行。
[0032] 下面進(jìn)行具體描述，本發(fā)明的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)含能高分子微球的具體制備過(guò)程為：
[0033] (1)步驟1為物料溶解過(guò)程，在攪拌狀態(tài)下，將含有硝化棉的含能高分子材料溶解 到溶劑中形成高分子溶膠。含能高分子材料為含氮量大于等于11. 5%、單基藥、雙基藥或含 高能炸藥的改性雙基藥中的一種，可以稱(chēng)其為原料藥。首先，將含有硝化棉的含能高分子材 料加入到物料溶解槽或成球反應(yīng)器中，加入原料藥質(zhì)量的4. 0-100倍的乙酸乙酯溶劑進(jìn)行 物料溶解。在攪拌狀態(tài)下，原料藥分散并溶解形成高分子溶膠。在加入溶劑之前，可以先加 少量的水或水溶液進(jìn)行分散，以防止物料團(tuán)聚并在器壁上粘結(jié)，所加水或水溶液的比例為 原料藥質(zhì)量的0-2倍。物料溶解時(shí)間根據(jù)原料種類(lèi)及顆粒大小來(lái)確定，在室溫下溶解時(shí)間 為10-180min，最好為20-90min;物料的溶解過(guò)程也可以不加水或水溶液而直接采用乙酸 乙酯溶劑溶解。物料溶解過(guò)程原料藥和溶劑的加入可以一次加入或也可分批多次加入。此 夕卜，還可以采用單獨(dú)的溶解裝置間歇處理或連續(xù)地制備含有硝化棉的高分子溶膠。
[0034] (2)步驟2為致孔劑分散過(guò)程，在攪拌條件下逐步加入烷烴類(lèi)有機(jī)溶劑，物料經(jīng)過(guò) 充分混合后得到含混合溶劑的高分子溶膠或內(nèi)相為烷烴類(lèi)有機(jī)溶劑的高分子乳液；所述的 烷烴類(lèi)有機(jī)溶劑為戊烷、己烷、環(huán)己烷、庚烷、辛烷中的一種或兩種以上的混合物，用量為含 能高分子材料質(zhì)量的〇. 2-10. 0倍。通過(guò)控制烷烴的加入量可以控制孔隙率。
[0035] (3)步驟3為高分子