硝铵盐表面防吸湿改性研究现状
时间:2018-04-18 22:12 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 硝酸铵是制备硝铵炸药的主要原料，但是由于硝酸铵有强烈的吸湿性，严重的影响了硝酸铵的存储、运输，以及硝铵炸药的爆炸性能。关于硝铵盐表面的防吸湿改性有很多方法，主要的方法有以下四大类[9]：21401 ⑴加入相稳定剂改性； ⑵有机疏水物包覆改性处理； ⑶高分子材料包覆改性处理； ⑷膨化改性处理。 1 加入相稳定剂改性 相稳定剂是一些无机盐，在硝酸铵中加入少量的相稳定剂，可以有效地改善硝酸铵的吸湿结块性。加入相稳定剂改性方法的机理是，无机盐与硝酸铵中的游离水结合，或改变结晶习性，或减小硝酸铵的孔隙。1994年，李君励等人[10]将硫酸铵、硝酸镁和硫酸铵以及磷酸二氢铵混合物作为调节添加剂,在生产硝酸铵中加入，改变了硝酸铵的晶型结构，同时发生晶体转变温度的改变，同时加入无机盐可以使孔隙率减少，加入硝酸镁时效果为最好，孔隙率减少了三分之一。1996年，殷海权等人[11]开发的硝酸铵防结块剂能让硝酸铵外观成球形，产品存储3个月后的松散度≥95%。2001年，剑斌等[12]在浓度90%到92%的硝酸铵溶液中加入阴阳离子复合表面活性剂，制得的雪花硝酸铵堆积密度小，存储时间长，使硝酸铵的防吸湿结块性能得到明显提高，但此方法会使硝酸铵吸湿点下降。论文网 2 添加有机疏水物 硝酸铵是由硝酸根离子和铵根离子组成的强碱弱酸盐，而表面活性剂的结构是极性头和非极性尾组成。表面活性剂的极性基团与硝酸铵的离子之间有很强的静电作用，所以表面活性剂就可以很快的在硝酸铵颗粒的表面铺展开。通过离子间静电作用或化学反应，表面活性剂的极性端在硝酸铵颗粒表面上有规律的排列，朝外的非极性端就像一个保护基团一样，改变了硝酸铵的表面极性，降低其表面能，这样一层防水薄膜就在硝酸铵的表面形成了。1994年，Obrested等人[13]利用转鼓在硝酸铵颗粒的表上吸附上一层质量分数为0.02%～0.05%的C12～18直链脂肪胺涂层。再在该涂层外面涂上质量分数为0.03～0.15的矿物质油，从而达到防吸湿目的。2001年，叶志文[14]用不同的表面活性剂对硝酸铵进行包覆得到，复合表面活性剂的效果做好，阳离子表面活性剂次之，阴离子表面活性剂效果最差。他认为阴离子表面活性剂中的极性基团和硝酸铵中的铵根离子有很强的静电作用，表面活性剂通过离子交换或离子对吸引吸附在硝酸铵颗粒的表面，降低了硝酸铵的表面能，而阳离子表面活性剂则是和硝酸铵中的硝酸根离子有很强的静电作用。复合表面活性剂可能是由于阴、阳离子表面活性剂之间的相互作用，而更有效地降低硝酸铵的表面能。2011年，张旭东等人[15]分别用乙二胺、二乙胺、三乙胺分别代表伯胺、仲胺、叔胺化合物与与硝酸铵反应，用乙酸乙酯做溶剂，对反应产物进行旋转蒸发得到包覆后的硝酸铵。三种化学反应型包覆均出现吸湿性降幅，且乙二胺的效果最好在25℃相对湿度为92.5%的条件下吸湿降幅达到63.6%，三乙胺的效果次之为62.4%。可以得出表面活性剂结构的不同，包覆的效果也不一样，二乙胺最容易形成“油包水”型，所以二乙胺的效果最好；而乙二胺易于形成“水包油”型，在硝酸铵表面包覆效果最差。 3 高分子材料包覆法 高分子材料不但有具有优良的成膜性，而且所形成的膜的韧性、弹性和强度都很好。小分子通过聚合在在硝酸铵表面形成一层高分子疏水膜，降低了硝酸铵的表面能，使硝酸铵具有较好的防吸湿结块能力，因此用高分子材料包覆硝酸铵颗粒一直是硝酸铵表面改性的一个重要方向。2001年，殷永霞等人[16]用甲苯、三氯甲烷为溶剂，环己烷为沉淀剂，用硅烷偶联剂Si-K和硝酸铵质量分数为0.5%的高分子材料Polym-B为包覆壁材，采用沉淀聚合的方法对80～100目的硝酸铵进行双层包覆。选择了温度为29℃，相对湿度92%的条件下测量25h得到改性后的硝酸铵的吸湿性降幅达到50%，结块性明显降低。同年，张杰等人[17]为了改善硝酸铵的吸湿性，用三氯甲烷为溶剂，正己烷为沉淀剂，聚乙烯醇缩丁醛PVB为包覆壁材，对硝酸铵颗粒表面进行包覆，同时在30℃的相对湿度为90%的环境下，对包覆后的硝酸铵进行12h的吸湿实验。实验结果表明：和为包覆的样品相比，改性后的硝酸铵样品有不同程度的吸湿率降幅，在2.5%包覆量的时候，12h的时间，硝酸铵吸湿性下降了24%。2004年，岳金文等人[18]在三氯甲烷为溶剂，环己烷为沉淀剂，采用丙烯腈单体沉淀聚合反应对硝酸铵进行了包覆得到的硝酸铵在20℃，相对湿度为96%的条件下24h的吸湿性与纯硝酸铵相比降低了45%。扫描电子显微镜研究表明：硝酸铵表面形成了完整，均匀的聚合物膜。2006年，胡坤伦等[19]利用十八烷烃、松香和蜡等混合物制成的包覆剂对硝酸铵进行包覆处理，在硝酸铵颗粒表面形成了一层憎水膜，显著降低了硝酸铵的吸湿性。2008年，张建忠等人[20]为了降低硝酸铵颗粒的吸湿性，以三氯甲烷为溶剂，环己烷为沉淀剂，用苯乙烯为包覆材料，利用沉淀聚合方法包覆硝酸铵粒子，通过控制聚合工艺条件，使包覆层厚度均匀且致密。在环境温度20℃，相对湿度为75%的条件下，对硝酸铵进行12h吸湿性测试。结果表面：随着苯乙烯浓度和聚合温度的增加包覆后的硝酸铵吸湿性先减少后增加；当聚合温度为60℃，苯乙烯用量的质量分数为4%时，吸湿效果最好，吸湿率下降了88.8%。国外也有很包覆法的研究，如西德Ruhrchemic公司[21]通过在硝酸铵的表面喷淋聚乙烯溶液，在硝酸铵的表面形成一层高分子保护膜来降低其吸湿性。2000年，Hagihara Y等人将HTPB和聚氨酯塑料[22], 以及2004年，Damse R.S将钛酸二辛酯、二硝基甲苯[23]等材料混入AN。尽管这些工艺方法对于大颗粒AN包覆或改性有一定的作用，而对于发射药或推进剂要求的超细AN(微米级)的均匀包覆就无能为力了。迄今，还没有能够有效包覆超细AN的方法报道。 (责任编辑：qin) |