一種厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于奧克托今晶體培養(yǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法。本發(fā)明主要解決目前奧克托今單晶培養(yǎng)中晶體尺寸小、瑕疵多的問題。本發(fā)明厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法包括以下步驟：(1)在乙腈中配置奧克托今飽和溶液，過濾，收集濾液于錐形瓶中，將錐形瓶密封放于培養(yǎng)箱內(nèi)；(2)降溫：第一階段：從配置溫度降到45℃，降溫速率1℃/30min；第二階段：從45℃降到40℃，降溫速率1℃/1h；第三階段：從40℃降到28℃，降溫速率0.1℃/5min～0.1℃/10min；第四階段：從28℃降到室溫，降溫速率0.1℃/10min～0.1℃/30min；(3)降至室溫后放置24～48h即可。
【專利說明】—種厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于奧克托今晶體培養(yǎng)方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]黑索今￠1?)和奧克托今(1--)是目前應(yīng)用最廣泛的兩種炸藥。則(又稱環(huán)三亞甲基三硝胺，它是無色晶體，熔點(diǎn)205?2061，相對(duì)密度1.816^01113 (20.400 )，不溶于水，微溶于乙醚和乙醇，在丙酮和氯苯中略高，在加熱的環(huán)乙酮、硝基苯和乙三醇中較易溶解。黑索今的撞擊和摩擦等機(jī)械感度較大，已應(yīng)用于制造雷管、傳爆藥柱及導(dǎo)爆索，并廣泛用作推進(jìn)劑和發(fā)射藥的高能組分，是當(dāng)前世界上使用的常規(guī)高能炸藥。奧克托今(腿幻是一種猛炸藥，學(xué)名環(huán)四亞甲基四硝胺，白色顆粒狀結(jié)晶，分子量296.2，理論最大密度為1.905^/挪3，表觀密度為1.898八1113，與1--為同系物，有￠1、、丫、6四種晶型。其中晶形在常溫常壓下是穩(wěn)定的，晶型為亞穩(wěn)狀態(tài)，8晶型是不穩(wěn)定的。13-1--使用最為廣泛，比較容易得到理想的晶形，是目前使用廣泛和綜合性能較好的炸藥之一。炸藥單晶研究主要也主要集中在這兩種炸藥上面，單晶研究需要單晶達(dá)到厘米級(jí)以上，且無缺陷。
[0003]單晶培養(yǎng)的方法多種多樣，如溶劑緩慢揮發(fā)法、溶劑熱法、擴(kuò)散法、共結(jié)晶法等。不同物質(zhì)的物化性能不同，在各種溶劑中的溶解度不一樣，所以每一種晶體需要探索適合自身的大晶體的培養(yǎng)方法。2011年中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所李洪珍采用溶劑蒸發(fā)法研究1--單晶的生長(zhǎng)，1--結(jié)晶所用的溶劑對(duì)晶體形態(tài)有很大的影響，溶劑不同生長(zhǎng)得到的單晶形態(tài)可能極不相同。在1--單晶生長(zhǎng)過程中，為控制晶體缺陷和解決應(yīng)力集中的問題，他們借助在線濃度測(cè)試技術(shù)和相干涉技術(shù)研究了 1--晶體的生長(zhǎng)機(jī)制、缺陷的形成與演化過程及影響因素，通過調(diào)節(jié)和優(yōu)化溶液濃度、結(jié)晶溫度、溶劑蒸發(fā)速度等結(jié)晶條件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶體質(zhì)量的控制。該方法在一定結(jié)晶條件下可獲得晶體質(zhì)量較好的厘米級(jí)1--大單晶。但是該方法不適合厘米級(jí)1--晶體的培養(yǎng)，采用溶劑揮發(fā)方法培養(yǎng)1--單晶，出現(xiàn)??！1乂單晶長(zhǎng)不大的情況，最大培養(yǎng)晶體尺寸小于1挪；采用乙腈、二甲基甲酰胺和丙酮分別作溶齊0，甲醇和乙醚作為擴(kuò)散溶劑，利用擴(kuò)散法培養(yǎng)腿X單晶，出現(xiàn)腿X晶體尺寸只能達(dá)到4皿左右，且包含的瑕疵多，不能達(dá)到單晶的應(yīng)用研究。
[0004]因此晶體生長(zhǎng)過程中如何控制缺陷和應(yīng)力集中是單晶培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，由于存在多晶現(xiàn)象，其單晶特別是厘米級(jí)以上的大單晶生長(zhǎng)非常困難。
[0005]在降溫法中，在晶體的生長(zhǎng)過程中，溶液溫度的高低決定著晶體的生長(zhǎng)速度，還會(huì)改變結(jié)晶母體的一些性質(zhì)，例如溶劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度，進(jìn)而影響晶體最終的形狀。當(dāng)溫度較低時(shí)，溶劑的溶解度較小，晶體生長(zhǎng)較慢，所得晶體均勻性較好，且此時(shí)晶體的生長(zhǎng)界面是光滑的，其生長(zhǎng)機(jī)制為層狀生長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率也是各向異性的，使所得晶體結(jié)構(gòu)比較完整。當(dāng)溫度較高時(shí)，溶液粘度降低，傳質(zhì)系數(shù)增大，晶體生長(zhǎng)速度加快，所得晶體均勻性較差，且此時(shí)晶體的生長(zhǎng)界面變粗糙，生長(zhǎng)機(jī)制也轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)生長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率為各向同性的。所以，溶液開始降溫的溫度對(duì)結(jié)晶過程也有很大影響。此外在降溫法培養(yǎng)單晶的過程中，微小的溫度波動(dòng)就足以在生長(zhǎng)的晶體中，造成某些不均勻區(qū)域，為提高晶體生長(zhǎng)的完整性，要求控溫精度盡可能高。因此降溫法控制晶體生長(zhǎng)的關(guān)鍵是在晶體的生長(zhǎng)過程中，選擇合適的降溫速率，使溶液始終處在亞穩(wěn)區(qū)內(nèi)并維持適宜的過飽和度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要針對(duì)目前奧克托今單晶培養(yǎng)中存在晶體尺寸小、瑕疵多的問題，提供一種質(zhì)量好且尺寸達(dá)厘米級(jí)的奧克托今單晶培養(yǎng)方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述問題而采取的技術(shù)方案為:
[0008]本發(fā)明厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法包括以下步驟:
[0009](1)首先在乙腈溶液中配置奧克托今飽和溶液，配置溫度為501?601，并在配置溫度下恒溫穩(wěn)定1?2小時(shí)，然后再在配置溫度下恒溫過濾，過濾用的濾芯孔徑不大于5微米，收集濾液于干凈的錐形瓶中，每個(gè)錐形瓶中的濾液不低于3000匕將裝有濾液的錐形瓶密封，放于培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)定培養(yǎng)箱內(nèi)溫度與飽和溶液配置溫度相同，在此配置溫度下穩(wěn)定0.5?2小時(shí)后，開始降溫；
[0010](2)降溫分為四個(gè)階段:第一階段:從配置溫度降到；第二階段:從451降到401，降溫速率為/11?。坏谌A段:從401降到281，降溫速率為0.11/10111111，當(dāng)濾液溫度在381?361范圍內(nèi)，錐形瓶中開始有晶體析出；第四階段:從281降到室溫，降溫速率為0.100 /100111?0.100 /300111 ；
[0011](3)當(dāng)錐形瓶?jī)?nèi)濾液溫度降為室溫后放置24?48匕即可得到尺寸達(dá)到厘米級(jí)的奧克托今單晶。
[0012]本發(fā)明采用梯度降溫方法，整個(gè)培養(yǎng)過程避免震動(dòng)，濾液要靜置，歷時(shí)約需5天就可以得到厘米級(jí)的腿X晶體。為了達(dá)到更大的腿X晶體，可選擇在室溫較低時(shí)，如冬季進(jìn)行，由于乙腈的揮發(fā)性，不適宜提高飽和溶液的配置溫度。但培養(yǎng)過程需要嚴(yán)格控制降溫速率，降溫速率過快，晶核析出數(shù)量較多，有限的溶質(zhì)分散到太多數(shù)量的晶體中，不利于晶體的長(zhǎng)大；降溫過慢，耗時(shí)耗電，特別在401?301范圍間降溫過慢，乙腈溶液揮發(fā)，出現(xiàn)掛壁現(xiàn)象，即晶體不是聚集在瓶底的晶核上，而是液面上端的氣液界面析出，附著在瓶壁上面，也不利于晶體的長(zhǎng)大。本發(fā)明培養(yǎng)的奧克托今單晶，通過晶體定向分析表明晶體生長(zhǎng)最大面大于1厘米，且晶體規(guī)整性好，晶體輪廓和生長(zhǎng)晶面清晰，晶體透明，內(nèi)部幾乎看不見缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1培養(yǎng)的奧克托今單晶的圖片；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2培養(yǎng)的奧克托今單晶的圖片。

【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
[0016]一種厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法，步驟如下:
[0017](1)首先在乙腈溶液中配置奧克托今飽和溶液，配置溫度為50?601，為保證奧克托今飽和溶液的飽和度，在配置溫度下恒溫穩(wěn)定1小時(shí)，然后再在配置溫度下恒溫過濾防止溫度降低，奧克托今析出，過濾時(shí)濾芯孔徑不大于5微米，收集濾液于錐形瓶中，每個(gè)錐形瓶中的濾液不低于300此以保證有充足的溶質(zhì)供晶體長(zhǎng)大，將裝有濾液的錐形瓶密封，放于培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)定培養(yǎng)箱內(nèi)溫度與配置溫度相同，在配置溫度下穩(wěn)定1小時(shí)后，開始降溫，整個(gè)降溫培養(yǎng)過程要保證培養(yǎng)箱靜置，避免發(fā)生震動(dòng)；
[0018](2)降溫分為四個(gè)階段:第一階段:從配置溫度降到451，降溫速率為100 /30-=；第二階段:從451降到401，降溫速率為/111 ；第三階段:從401降到281，降溫速率為0.100 /50111,當(dāng)濾液溫度在381?361范圍內(nèi)，錐形瓶中開始有晶體析出，析出的晶核數(shù)在2?5個(gè)時(shí)，培養(yǎng)的晶體質(zhì)量最佳；第四階段:從281降到室溫，降溫速率為 0.100 /10111111 ；
[0019](3)當(dāng)錐形瓶?jī)?nèi)濾液溫度降為室溫后放置24?48匕此時(shí)奧克托今晶體基本不再長(zhǎng)大，最大奧克托今晶體已達(dá)到厘米級(jí)的晶體，即可取出，錐形瓶中有2?3皿尺寸的無瑕疵小晶?？勺鰹橄乱淮闻囵B(yǎng)晶體的晶種。
[0020]制備得到的晶體見圖1，通過晶體定向分析表明晶體生長(zhǎng)最大面大于1厘米，且晶體規(guī)整性好，晶體輪廓和生長(zhǎng)晶面清晰，晶體透明，內(nèi)部幾乎看不見缺陷。
[0021]實(shí)施例2
[0022]一種厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法，步驟如下:
[0023](1)首先在乙腈溶液中配置奧克托今飽和溶液，配置溫度為50?601，為保證奧克托今飽和溶液的飽和度，在配置溫度下恒溫穩(wěn)定2小時(shí)，然后再在配置溫度下恒溫過濾防止溫度降低，奧克托今析出，過濾時(shí)濾芯孔徑不大于5微米，收集濾液于錐形瓶中，每個(gè)錐形瓶中的濾液不低于300此以保證有充足的溶質(zhì)供晶體長(zhǎng)大，將裝有濾液的錐形瓶密封，放于培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)定培養(yǎng)箱內(nèi)溫度與配置溫度相同，在配置溫度下穩(wěn)定2小時(shí)后，開始降溫，整個(gè)降溫培養(yǎng)過程要保證培養(yǎng)箱靜置，避免發(fā)生震動(dòng)；
[0024](2)降溫分為四個(gè)階段:第一階段:從配置溫度降到451，降溫速率為100 /30-=；第二階段:從451降到401，降溫速率為/111 ；第三階段:從401降到28 00，降溫速率為0.100 /100111,當(dāng)濾液溫度在381?361范圍內(nèi)，錐形瓶中開始有晶體析出，析出的晶核數(shù)在2?5個(gè)時(shí)，培養(yǎng)的晶體質(zhì)量最佳；第四階段:從281降到室溫，降溫速率為 0.100 /30111111 ；
[0025](3)當(dāng)錐形瓶?jī)?nèi)濾液溫度降為室溫后放置24?48匕此時(shí)奧克托今晶體基本不再長(zhǎng)大，最大奧克托今晶體尺寸已達(dá)到厘米級(jí)，即可取出，錐形瓶中有2?3皿尺寸的無瑕疵小晶?？勺鰹橄乱淮闻囵B(yǎng)晶體的晶種。
[0026]制備得到的晶體見圖2，通過晶體定向分析表明晶體生長(zhǎng)最大面大于1厘米，且晶體規(guī)整性好，晶體輪廓和生長(zhǎng)晶面清晰，晶體透明，內(nèi)部幾乎看不見缺陷。
【權(quán)利要求】
1.一種厘米級(jí)奧克托今單晶的培養(yǎng)方法，其特征是包括以下步驟: .(1)首先在乙腈溶液中配置奧克托今飽和溶液，配置溫度為50°C?60°C,并在配置溫度下恒溫穩(wěn)定1?2小時(shí)，然后再在配置溫度下恒溫過濾，過濾用的濾芯孔徑不大于5微米，收集濾液于干凈的錐形瓶中，每個(gè)錐形瓶中的濾液不低于300mL，將裝有濾液的錐形瓶密封，放于培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)定培養(yǎng)箱內(nèi)溫度與飽和溶液配置溫度相同，在此配置溫度下穩(wěn)定0.5?2小時(shí)后，開始降溫； .(2)降溫分為四個(gè)階段:第一階段:從配置溫度降到45°C，降溫速率為1°C/30min ;第二階段:從45°C降到40°C，降溫速率為1°C /lh ;第三階段:從40°C降到28°C，降溫速率為0.1°C /5min?0.1°C /lOmin,當(dāng)濾液溫度在38°C?36°C范圍內(nèi)，錐形瓶中開始有晶體析出；第四階段:從28°c降到室溫，降溫速率為0.1°C /lOmin?0.1°C /30min ； .(3)當(dāng)錐形瓶?jī)?nèi)濾液溫度降為室溫后放置24?48h，即得到厘米級(jí)的奧克托今單晶。
【文檔編號(hào)】C30B7/08GK104294366SQ201410535044
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】王建華, 柴濤, 劉玉存, 于雁武, 袁俊明, 劉登程, 靳蘇明 申請(qǐng)人:中北大學(xué)