【摘要】：相穩(wěn)定硝酸銨具有晶變溫度高、產(chǎn)氣率高、價(jià)格低廉且燃燒產(chǎn)物中不含氯化氫的特性,符合作為燃?xì)獍l(fā)生劑中氧化劑的要求。不同粒徑大小的相穩(wěn)定硝酸銨顆粒按一定比例混合進(jìn)行粒度級(jí)配能提高燃?xì)獍l(fā)生劑的裝填密度和能量密度。有研究發(fā)現(xiàn),氧化劑粒度級(jí)配中包含的超細(xì)氧化劑粒子能改善燃?xì)獍l(fā)生劑的燃燒性能。然而,超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨比表面積大,表面能較高,易吸濕結(jié)塊。因此,本文針對(duì)相穩(wěn)定硝酸銨粒徑大小及吸濕結(jié)塊問題,通過對(duì)國(guó)內(nèi)外制備超細(xì)粒子的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析和比較,設(shè)計(jì)了甲苯-乙醇-水乳液體系的實(shí)驗(yàn)方案,開展了超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的制備及表面改性實(shí)驗(yàn)研究。首先,探討了微乳體系的冷卻方式和相穩(wěn)定劑添加量對(duì)硝酸銨相穩(wěn)定性的影響以及乳化溫度、析晶溫度、攪拌速率、水與乙醇比例以及硝酸銨濃度對(duì)相穩(wěn)定硝酸銨粒徑大小、粒度分布以及收率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)冷卻方式選取瞬間冷卻法,相穩(wěn)定劑用量是2.8%時(shí),硝酸銨的Ⅲ(?)Ⅳ相轉(zhuǎn)變消失,Ⅲ(?)Ⅱ相轉(zhuǎn)變延遲出現(xiàn),硝酸銨的晶相轉(zhuǎn)變被抑制。相穩(wěn)定硝酸銨的平均粒徑隨著乳化溫度的升高先減小后增大,而收率則一直增大;相穩(wěn)定硝酸銨的平均粒徑隨著析晶溫度的升高而增大,而收率隨著析晶溫度的升高而減小;相穩(wěn)定硝酸銨的平均粒徑隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小,而收率并不受轉(zhuǎn)速的影響;相穩(wěn)定硝酸銨的平均粒徑隨著水與乙醇比例的減小而減小,收率亦不受水與乙醇比例的影響;相穩(wěn)定硝酸銨的平均粒徑隨著硝酸銨濃度的增大而減小,而收率則隨之增大。當(dāng)乳化溫度為60℃、析晶溫度為15℃、攪拌速率為220r/min、水與乙醇比例為1:8以及硝酸銨濃度為0.042mmol/L時(shí),相穩(wěn)定硝酸銨的產(chǎn)品粒徑最小。然后,運(yùn)用五因素四水平正交實(shí)驗(yàn)和三因素兩水平正交實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的制備工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著乳化溫度的升高,析晶溫度的降低以及硝酸銨濃度的增加,超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的收率增加。攪拌速率和水與乙醇比例對(duì)樣品收率影響不大。各因素對(duì)超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨收率影響的順序?yàn)?硝酸銨濃度乳化溫度析晶溫度水與乙醇比例攪拌速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明水與乙醇比例對(duì)指標(biāo)粒徑分布的影響最大,硝酸銨濃度和乳化溫度次之,析出溫度及攪拌速率對(duì)指標(biāo)粒徑的影響最弱。各因素對(duì)相穩(wěn)定硝酸銨粒徑的影響順序?yàn)樗c乙醇比例硝酸銨濃度乳化溫度析晶溫度攪拌速率。另外,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)于收率指標(biāo),乳化溫度與硝酸銨濃度相互關(guān)聯(lián)。對(duì)于粒度分布指標(biāo),水與乙醇比例與乳化溫度對(duì)相穩(wěn)定硝酸銨粒徑分布指標(biāo)的影響相互關(guān)聯(lián)。綜合正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)出制備超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的最佳工藝條件是:乳化溫度為60℃、析晶溫度為20℃、攪拌速率為200r/min、水與乙醇比例為1:6、硝酸銨濃度為0.040mmol/L。最后,利用表面活性劑來(lái)降低超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的吸濕性。采用甲苯-乙醇-水-微乳體系來(lái)改性超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨,探討了表面活性劑種類以及表面活性劑添加量對(duì)超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的改性效果。結(jié)果表明,十六烷基三甲基溴化銨對(duì)超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的改性效果最好。當(dāng)十六烷基三甲基溴化銨的添加量是1.00%時(shí),其最終吸濕率是7.78%,最大壓縮負(fù)荷下降37.01%,表面張力是42.9 mJ·m-2,吸油率為6.09%,休止角是33.09°,松密度為0.75g/mL,振實(shí)密度是 0.86g/mL,純度是 96.56%。通過以上研究,獲得了制備超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的優(yōu)化工藝條件以及改性超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的最佳添加劑量。這為相穩(wěn)定硝酸銨的細(xì)化提供了一種新途徑,同時(shí)也為其應(yīng)用提供了必要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。另外,也有助于其它工業(yè)超細(xì)粒子的制備和改性。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ113.7
【圖文】：

逑２．３．４實(shí)驗(yàn)裝置圖逡逑制備超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的實(shí)驗(yàn)裝置如圖２－２：逡逑３／逡逑邐ＰＫ－Ｓ２２水浴鍋邋＿＿逡逑圖２－２實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖逡逑２．４實(shí)驗(yàn)表征逡逑２．４．１晶變溫度測(cè)試逡逑相穩(wěn)定硝酸銨的晶相轉(zhuǎn)變溫度，通常選用差式掃描量熱儀（ＤＳＣ）對(duì)其進(jìn)行測(cè)試［７７］。ＤＳＣ逡逑表征樣品獲得的曲線稱ＤＳＣ曲線，在ＤＳＣ曲線中，樣品吸熱或放熱的速率（單位毫焦／秒）逡逑為縱坐標(biāo)，以溫度Ｔ或時(shí)間ｔ為橫坐標(biāo)。ＤＳＣ測(cè)試樣品可以獲得樣品的多種熱力學(xué)和動(dòng)力逡逑學(xué)參數(shù)，例如比熱容、反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)變熱、相圖、反應(yīng)速率、結(jié)晶速率、高聚物結(jié)晶度、樣逡逑品純度等。ＤＳＣ測(cè)試硝酸銨在不同溫度下發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，可根據(jù)曲線的放熱峰的位置和峰逡逑面積的大小測(cè)定硝酸銨晶體的相變點(diǎn)和晶相轉(zhuǎn)變程度。硝酸銨在０？２００°Ｃ有四個(gè)相轉(zhuǎn)變逡逑峰，如果相穩(wěn)定劑抑制了硝酸銨的相轉(zhuǎn)變，ＤＳＣ曲線上３２°ＣＣ或５５°Ｃ）的相轉(zhuǎn)變峰就會(huì)消失，逡逑

－乙醇－水微乳體系降溫冷卻以得超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨，降溫方式主要分為兩種：體系在室溫逡逑下自然冷卻；采取一定措施使體系瞬間冷卻。兩種冷卻方式對(duì)超細(xì)硝酸銨相轉(zhuǎn)變的影響如逡逑圖３－１所示。逡逑６０邋｜邐逡逑５０邋■邋Ａ－自然冷卻樣品逡逑Ｂ－瞬間冷卻樣品逡逑４０邋＿逡逑ｒ°．逡逑２０邋？邐Ａ邋人邋／ｖ」一ｉＬ＿逡逑，0－邐Ｂ邋ａＪＬＪＩ＿＿逡逑（）ｌ邐邐邐？邐邐邐１邐邐邐＇邐邐邐逡逑０邐５０邐１００邐１５０邐２００逡逑Ｔ／°Ｃ逡逑圖３－１不同冷卻方式下的硝酸銨ＤＳＣ曲線圖逡逑從圖３－１中看出：Ａ樣品（自然冷卻下的樣品），在０？２００°Ｃ范圍內(nèi)出現(xiàn)四個(gè)相轉(zhuǎn)變峰。逡逑其中ＩＶ＾ｌＩＩ相轉(zhuǎn)變發(fā)生在５５Ｔ左右，相轉(zhuǎn)變發(fā)生在９８．６４°Ｃ左右，這兩種相轉(zhuǎn)變峰的逡逑

表３－１可以看出：一方面，不同冷卻方式對(duì)晶型轉(zhuǎn)變過程中晶格影響不大。另外，不同冷卻方式對(duì)超細(xì)硝酸銨的相轉(zhuǎn)變有較大Ｉｉｉｅｉｉ相轉(zhuǎn)變峰雖然延遲出現(xiàn)，但是ｉｖ＾ｍ相轉(zhuǎn)變峰仍然存在。ＩＩＩ相轉(zhuǎn)變峰消失同時(shí)ｍ＾ｎ相轉(zhuǎn)變峰被延遲。通過以上分析可知，細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的ＩＶｅｌｌｌ相轉(zhuǎn)變被抑制，因此實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)選相穩(wěn)定硝酸銨。逡逑添加量對(duì)硝酸銨晶相轉(zhuǎn)變的影響逡逑－乙醇－水微乳液體系制備超細(xì)相穩(wěn)定硝酸銨的方法，設(shè)置五組實(shí)溫度為６０°Ｃ、析晶溫度為２０°Ｃ、攪拌速率為２００ｒ／ｍｉｎ、水與乙為０．０４０ｍｍｏｌ／Ｌ。然后，設(shè)計(jì)了不同相穩(wěn)定劑添加量的實(shí)驗(yàn)配方，分別為：Ａ（２．２％）、Ｂ（２．４％）、Ｃ（２．６％）、Ｄ（２．８％）、Ｅ（３．０％）。相轉(zhuǎn)變影響的結(jié)果如圖３－２。逡逑８０邋■邐Ｉ逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2780181