無氯TATB合成工藝及其應用研究
發(fā)布時間:2021-02-13 20:29
TATB是一種常用的性能優(yōu)良的單質(zhì)鈍感炸藥。目前,國內(nèi)外生產(chǎn)TATB的主要方法是均三氯苯法,該方法制備的產(chǎn)品中含有氯雜質(zhì)。TATB的含氯量是一項很重要的技術指標,氯雜質(zhì)含量高,直接影響產(chǎn)品的熱安定性等性能,對藥柱成型、藥柱強度、金屬彈體等有不良作用,并且對環(huán)境造成污染。近年來,為了解決TATB含氯的問題,以無氯原料代替均三氯苯的新合成路線已成為研究熱點。本文綜述了大批量生產(chǎn)TATB的工藝研究進展,在此基礎上開發(fā)了一條無氯TATB的大批量生產(chǎn)工藝,重點探討了合成無氯TATB的工藝路線及放大效應,解決了工藝中存在的硝化產(chǎn)物感度高、高壓反應設備的使用及產(chǎn)品中含氯等問題。研究以間苯三酚為原料,經(jīng)低溫混酸硝化、原甲酸三乙酯乙基化和常壓催化胺化反應合成TATB的實驗室制備技術,反應總收率達到80%。研究以18-冠-6-醚為相轉移催化劑、氨水為胺化劑的常壓催化胺化反應,胺化反應收率達到96%,產(chǎn)品純度達到98%,與高壓胺化反應相當。通過催化胺化反應表觀動力學的研究,建立了擬一級反應動力學模型,根據(jù)不同溫度下的速率常數(shù)求出反應的表觀活化能Ea為12.312kJ mol-1,得出了胺化反應的機理為萃取機...
【文章來源】:南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:119 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1.2冷卻重結晶過程中添加晶型修飾劑得到的TATB晶型(a.添加,b.不添加)??Foltz[59^在使用DMSO重結晶TATB時加入二叔丁基羥基甲苯(BHT,Butylated??
楊利等[67]在重結晶TATB過程中添加烷基苯磺酸鹽類離子型表面活性劑和聚乙烯醚??類非離子型表面活性劑為晶型修飾劑制備了分散性良好的類橢圓形和球形的晶體,如圖??1.3所示。??王鼎等[76]通過添加晶型修飾劑Span-60使CL-20晶型趨近球形,表面光滑,顆粒比??較均勻。在苦味酸鉀結晶過程中,王志新等[77]通過添加晶型修飾劑和控制其他影響因素,??制備出晶型規(guī)則、粒度均勻、流散性良好的苦味酸鉀晶體。在TATB的重結晶工藝中,??添加晶型修飾劑來控制晶體形貌和粒徑分布是一種十分有效可行的方法=??1.2.2.2晶種在TATB晶體形貌控制中的應用??TATB冷卻重結晶過程中,100°C以上時,由于TATB的溶解度隨溫度改變而急劇變??化,因此體系降溫初期過飽和度很高,不容易控制,類似于沉淀結晶過程。多數(shù)時候,??難溶物質(zhì)沉淀析出過程中,一開始過飽和度都很高,導致初級成核速率也就非常大[78],??最終生成針狀、片狀晶體,或造成細小晶體的粘聚,嚴重的還可能生成無定形沉淀,降??低了產(chǎn)品的流散性和均勻性,不利于晶體的后續(xù)使用。為了得到規(guī)則的晶型,狹窄的粒??徑分布,提高晶體產(chǎn)品的品質(zhì),非常有效的方法就是在沉淀結晶的初期加入晶種。因此,??可以將晶種法引進TATB冷卻重結晶過程中。??
圖丨.4微米級TATB為晶種得到的TATB晶型(a.2倍過飽和溶液,b.1.5倍過飽和溶液)??張浩斌等[65]通過加熱攪拌將適量TATB完全溶于DMSO中,隨后向體系添加不同??量的水,析出沉淀后再進一步降溫使TATB完全析出,得到較好的球形顆粒,如圖1.5??所示。但是在高溫下向體系加水,實驗操作帶有一定的危險性,且加水析出的晶粒大小??分布不容易控制。??_??圖1.5高溫加水析出的晶體為晶種得到的TATB晶型??1.2?J?TATB基不敏感混合炸藥研宄進展??保留炸藥的高能特性,同時使混合炸藥具有不敏感特性,是混合炸藥發(fā)展的重要方??向。很多常用的猛炸藥(如RDX和HMX)對沖擊和熱是相當敏感的,這導致人們采用??對沖擊和槍擊都較鈍感的猛炸藥,如TATB、HNS等。安全是頭等重要的,采用對摩擦、??撞擊都十分鈍感且引燃溫度極高的TATB,可避免發(fā)生意外事故,F(xiàn)在,很多鈍感混合??炸藥/PBX都是以TATB為基的。TATB具有足夠的能量,但略遜于B炸藥。鈍感炸藥??PBX-9504含85%TATB及15°/〇HMX,該PBX在能量和感度間達到最佳平衡[|7]。??由于TATB的低感度性能
【參考文獻】:
期刊論文
[1]TATB/HMX共晶炸藥的制備及性能研究[J]. 侯聰花,劉志強,張園萍,陳云閣,張詩敏. 火炸藥學報. 2017(04)
[2]不敏感彈藥及其引信技術發(fā)展綜述[J]. 殷瑱,王雨時,聞泉,張志彪,閆麗. 探測與控制學報. 2017(03)
[3]CL-20/TATB粘結炸藥制備及其表征[J]. 侯聰花,于衛(wèi)龍,賈新磊,王晶禹. 火工品. 2016(03)
[4]TATB原位包覆CL-20的研究[J]. 董璐陽,盛滌倫,陳利魁,朱雅紅,王培勇,劉麗娟. 火工品. 2016(01)
[5]溶劑-非溶劑法CL-20/TATB共同結晶降低CL-20感度的實驗研究[J]. 李斌,齊秀芳,吳偉明,楊富麟,趙莎,湯小龍,張星. 化學試劑. 2016(02)
[6]TATB/HMX基PBX的水懸浮包覆工藝研究[J]. 雷英春,王晶禹. 火炸藥學報. 2015(04)
[7]不敏感炸藥發(fā)展現(xiàn)狀及方向概述[J]. 邢曉玲,趙省向,刁小強,李文祥. 飛航導彈. 2015(01)
[8]溶劑-非溶劑法在奧克托今球形化重結晶中的應用[J]. 劉飛,吳曉青,艾罡,王志強,李偉. 天津化工. 2011(04)
[9]原位合成鈍感混合炸藥HMX/TATB[J]. 黃鳳臣,鄧明哲. 火炸藥學報. 2011(01)
[10]Span類表面活性劑對CL-20重結晶的影響[J]. 王鼎,曹端林,王建龍,楊克明. 火炸藥學報. 2010(05)
碩士論文
[1]TATB的重結晶工藝研究[D]. 陳磊.南京理工大學 2015
[2]奧克托今的球形化研究[D]. 劉飛.中北大學 2012
[3]太安重結晶球形化工藝研究[D]. 王相元.中北大學 2009
[4]重結晶過程中HMX晶形影響因素與球形化工藝研究[D]. 安崇偉.中北大學 2005
[5]TATB基高聚物粘結炸藥(PBX)配方設計的分子水平研究[D]. 谷成剛.南京理工大學 2004
本文編號:3032539
【文章來源】:南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:119 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1.2冷卻重結晶過程中添加晶型修飾劑得到的TATB晶型(a.添加,b.不添加)??Foltz[59^在使用DMSO重結晶TATB時加入二叔丁基羥基甲苯(BHT,Butylated??
楊利等[67]在重結晶TATB過程中添加烷基苯磺酸鹽類離子型表面活性劑和聚乙烯醚??類非離子型表面活性劑為晶型修飾劑制備了分散性良好的類橢圓形和球形的晶體,如圖??1.3所示。??王鼎等[76]通過添加晶型修飾劑Span-60使CL-20晶型趨近球形,表面光滑,顆粒比??較均勻。在苦味酸鉀結晶過程中,王志新等[77]通過添加晶型修飾劑和控制其他影響因素,??制備出晶型規(guī)則、粒度均勻、流散性良好的苦味酸鉀晶體。在TATB的重結晶工藝中,??添加晶型修飾劑來控制晶體形貌和粒徑分布是一種十分有效可行的方法=??1.2.2.2晶種在TATB晶體形貌控制中的應用??TATB冷卻重結晶過程中,100°C以上時,由于TATB的溶解度隨溫度改變而急劇變??化,因此體系降溫初期過飽和度很高,不容易控制,類似于沉淀結晶過程。多數(shù)時候,??難溶物質(zhì)沉淀析出過程中,一開始過飽和度都很高,導致初級成核速率也就非常大[78],??最終生成針狀、片狀晶體,或造成細小晶體的粘聚,嚴重的還可能生成無定形沉淀,降??低了產(chǎn)品的流散性和均勻性,不利于晶體的后續(xù)使用。為了得到規(guī)則的晶型,狹窄的粒??徑分布,提高晶體產(chǎn)品的品質(zhì),非常有效的方法就是在沉淀結晶的初期加入晶種。因此,??可以將晶種法引進TATB冷卻重結晶過程中。??
圖丨.4微米級TATB為晶種得到的TATB晶型(a.2倍過飽和溶液,b.1.5倍過飽和溶液)??張浩斌等[65]通過加熱攪拌將適量TATB完全溶于DMSO中,隨后向體系添加不同??量的水,析出沉淀后再進一步降溫使TATB完全析出,得到較好的球形顆粒,如圖1.5??所示。但是在高溫下向體系加水,實驗操作帶有一定的危險性,且加水析出的晶粒大小??分布不容易控制。??_??圖1.5高溫加水析出的晶體為晶種得到的TATB晶型??1.2?J?TATB基不敏感混合炸藥研宄進展??保留炸藥的高能特性,同時使混合炸藥具有不敏感特性,是混合炸藥發(fā)展的重要方??向。很多常用的猛炸藥(如RDX和HMX)對沖擊和熱是相當敏感的,這導致人們采用??對沖擊和槍擊都較鈍感的猛炸藥,如TATB、HNS等。安全是頭等重要的,采用對摩擦、??撞擊都十分鈍感且引燃溫度極高的TATB,可避免發(fā)生意外事故,F(xiàn)在,很多鈍感混合??炸藥/PBX都是以TATB為基的。TATB具有足夠的能量,但略遜于B炸藥。鈍感炸藥??PBX-9504含85%TATB及15°/〇HMX,該PBX在能量和感度間達到最佳平衡[|7]。??由于TATB的低感度性能
【參考文獻】:
期刊論文
[1]TATB/HMX共晶炸藥的制備及性能研究[J]. 侯聰花,劉志強,張園萍,陳云閣,張詩敏. 火炸藥學報. 2017(04)
[2]不敏感彈藥及其引信技術發(fā)展綜述[J]. 殷瑱,王雨時,聞泉,張志彪,閆麗. 探測與控制學報. 2017(03)
[3]CL-20/TATB粘結炸藥制備及其表征[J]. 侯聰花,于衛(wèi)龍,賈新磊,王晶禹. 火工品. 2016(03)
[4]TATB原位包覆CL-20的研究[J]. 董璐陽,盛滌倫,陳利魁,朱雅紅,王培勇,劉麗娟. 火工品. 2016(01)
[5]溶劑-非溶劑法CL-20/TATB共同結晶降低CL-20感度的實驗研究[J]. 李斌,齊秀芳,吳偉明,楊富麟,趙莎,湯小龍,張星. 化學試劑. 2016(02)
[6]TATB/HMX基PBX的水懸浮包覆工藝研究[J]. 雷英春,王晶禹. 火炸藥學報. 2015(04)
[7]不敏感炸藥發(fā)展現(xiàn)狀及方向概述[J]. 邢曉玲,趙省向,刁小強,李文祥. 飛航導彈. 2015(01)
[8]溶劑-非溶劑法在奧克托今球形化重結晶中的應用[J]. 劉飛,吳曉青,艾罡,王志強,李偉. 天津化工. 2011(04)
[9]原位合成鈍感混合炸藥HMX/TATB[J]. 黃鳳臣,鄧明哲. 火炸藥學報. 2011(01)
[10]Span類表面活性劑對CL-20重結晶的影響[J]. 王鼎,曹端林,王建龍,楊克明. 火炸藥學報. 2010(05)
碩士論文
[1]TATB的重結晶工藝研究[D]. 陳磊.南京理工大學 2015
[2]奧克托今的球形化研究[D]. 劉飛.中北大學 2012
[3]太安重結晶球形化工藝研究[D]. 王相元.中北大學 2009
[4]重結晶過程中HMX晶形影響因素與球形化工藝研究[D]. 安崇偉.中北大學 2005
[5]TATB基高聚物粘結炸藥(PBX)配方設計的分子水平研究[D]. 谷成剛.南京理工大學 2004
本文編號:3032539
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