一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂及其制备方法与流程

1.本发明属于超细粉体表面改性领域，尤其涉及一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂及其制备方法。


背景技术：

2.高氯酸铵(ap)是固体推进剂中最常用的氧化剂，具有含氧量高、热稳定性和化学稳定性良好以及热分解后没有固体残渣残留等优良性能。在双基改性推进剂、复合固体推进剂等不同推进剂型号中，ap通常作为氧化剂及主要的能量物质，添加质量分数可达70％～90％。但是由于微观结构不规则、常规分散性差、燃烧性能不稳定等因素制约了其在推进剂方面的进一步发展。为了提高推进剂的综合性能，目前国内外普遍采用细化ap的方式来改善推进剂的性能。研究表明，ap的粒度对固体推进剂的力学性能、燃烧性能以及流变性能等综合性能指标有较大的影响，相对于常规ap氧化剂(100～600μm)，超细ap(＜100μm)可以明显提高固体推进剂的燃烧速度。
3.但是，超细高氯酸铵粒子由于粒径小，比表面积大，表面能高，所以感度升高、危险性增大。同时易发生结块现象，特别在湿热环境、长期存放时更明显，影响使用效果。因此通常要对超细高氯酸铵粒子进行表面改性处理。一般采用添加少量包覆剂的方法，达到既不影响产品纯度又能减少粒子结块的效果。
4.在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
5.现有的包覆剂存在成本低、包覆效果不足，而且容易影响推进剂的燃烧性能，或是包覆效果好，对推进剂综合性能影响小，但成本较高。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂及其制备方法，以解决上述问题。
7.根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂，所述复合包覆剂由100重量份多烷基硫酸钠、7.0-9.0重量份三乙醇胺和1.5-2.5重量份异丙醇胺组成。
8.其中，醇胺类分子对表面改性效果最好，但价格相对昂贵。多烷基硫酸钠价格低廉，但包覆不均匀。所以三者配成复合包覆剂，能显著提高包覆效果，同时降低成本。
9.上述能降低成本的复合包覆剂，优选的，所述复合包覆剂由100重量份多烷基硫酸钠、7.5-8.5重量份三乙醇胺和2.0重量份异丙醇胺组成，此时，包覆效果更好。
10.上述能降低成本的复合包覆剂，优选的，所述复合包覆剂由100重量份多烷基硫酸钠、8.0重量份三乙醇胺和2.0重量份异丙醇胺组成，此时，包覆效果最好。
11.上述能降低成本的复合包覆剂，优选的，所述多烷基硫酸钠的直链烷基碳个数为12-16。
12.根据本发明实施例的第二方面，提供一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂的
制备方法，包括：
13.将100重量份多烷基硫酸钠、7.0-9.0重量份三乙醇胺和1.5-2.5重量份异丙醇胺完全溶于水中，得到包覆剂。
14.优选的，所述多烷基硫酸钠的直链烷基碳个数为12-16。
15.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
16.所述的高氯酸铵超细粒子为类球形结构，粒径小于100μm，在固体推进剂体系中起到提高燃速的作用。但其感度高、吸湿性强，如果不进行表面包覆改性，会影响推进剂的工艺、力学、老化等综合性能，制约其在固体推进剂中的应用及推广。本实用新型技术所用的包覆剂由多烷基硫酸钠和三乙醇胺、异丙醇胺混合组成。将三者复合使用，可以显著增加包覆效果。该方法所制备的高氯酸铵超细粒子表面形貌规整，分散性好，不易结块，能有效改善复合固体推进剂的综合性能。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
具体实施方式
18.这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。
19.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
20.多烷基硫酸钠结构通式为：
[0021][0022]
r为碳原子为12-16的直链烷烃。
[0023]
实施例1：
[0024]
一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂，由100重量份多烷基硫酸钠，7.0重量份三乙醇胺，1.5重量份异丙醇胺组成。
[0025]
本实施例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0026]
实施例2：
[0027]
一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂，由100份多烷基硫酸钠，7.0份三乙醇胺，2.0份异丙醇胺组成。
[0028]
本实施例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0029]
实施例3：
[0030]
一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂，由100份多烷基硫酸钠，7.0份三乙醇胺，2.5份异丙醇胺组成。
[0031]
本实施例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0032]
实施例4：
[0033]
一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂，由100份多烷基硫酸钠，9.0份三乙醇
胺，2.0份异丙醇胺组成。
[0034]
本实施例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0035]
实施例5：
[0036]
一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂，由100份多烷基硫酸钠，8.5份三乙醇胺，2.0份异丙醇胺组成。
[0037]
本实施例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0038]
实施例6：
[0039]
一种用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂，由100份多烷基硫酸钠，8.0份三乙醇胺，2.0份异丙醇胺组成。
[0040]
本实施例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0041]
上述实施例1-实施例6中，用于高氯酸铵超细粒子的复合包覆剂的制备方法，包括：将多烷基硫酸钠、三乙醇胺和异丙醇胺完全溶于水中，得到包覆剂。
[0042]
对比例1：
[0043]
一种复合包覆剂，由100份多烷基硫酸钠，8.0份三乙醇胺组成。
[0044]
本对比例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0045]
对比例2：
[0046]
一种复合包覆剂，由100份多烷基硫酸钠，2.0份异丙醇胺组成。
[0047]
本对比例中的多烷基硫酸钠可以为r＝12-16任意一种。
[0048]
对比例3：
[0049]
一种复合包覆剂，由8.0份三乙醇胺，2.0份异丙醇胺组成。
[0050]
应用例：
[0051]
本实例给出如何将以上实施例1-实施例6的复合包覆剂用于高氯酸铵超细粒子的包覆，所述复合包覆剂由柱塞泵以每分钟60ml的量匀速加入到超细高氯酸铵物料罐中，混合3h后，转移到热风干燥箱中至完全干燥，获得包覆的高氯酸铵超细粒子。
[0052]
为了检测包覆剂的指标，采用胺值、羟值、ph、水含量作为检测指标。检测结果如表1所示：
[0053]
表1 新型复合包覆剂的指标
[0054][0055][0056]
本发明中，包覆剂效果的各项指标的定义及检测方法如下：
[0057]
胺值的测定
[0058]
1、原理
[0059]
胺值与1g胺类样品相当的以氢氧化钾毫克数值表示的样品的碱性。
[0060]
2、仪器与试剂
[0061]
(1)0.2mol/l的盐酸95％乙醇标准溶液。移取16.6ml浓盐酸，用95％乙醇稀释至1000ml。
[0062]
(2)0.2％溴酚蓝指示剂。称取0.2g溴酚蓝溶于100ml乙醇中。
[0063]
(3)锥形瓶250ml。
[0064]
(4)分析天平感量0.1mg。
[0065]
(5)量筒50ml。
[0066]
(6)酸式滴定管50ml。
[0067]
(7)无水碳酸钠。
[0068]
3、测定步骤
[0069]
(1)称取1～4g样品于250ml锥瓶中，如果样品不均匀，应在水浴上加热溶解搅匀后再称样品准确至0.0001g。
[0070]
(2)加入50ml乙醇95％溶解样品，如果有游离氨应煮沸1min，以除去游离的氨。
[0071]
(3)加入溴酚蓝指示剂5滴用0.2mol/l的盐酸95％乙醇标准溶液进行滴定边摇动变滴定至黄色为终点。
[0072]
4、胺值的计算公式如下：
[0073]
a＝56.1
·v·
c/m
[0074]
式中a即56.1*0.2*量程/重量。
[0075]
羟值的测定
[0076]
1、需要准备的试剂：
[0077]
氨基磺酸(ar级)、醋酸酐(ar级)、吡啶(ar级)、naoh(ar级)。
[0078]
2、需要准备的仪器：
[0079]
移液管(10ml)、单口圆底烧瓶(250ml)、恒温磁力搅拌器。
[0080]
3、溶液的配置
[0081]
(1)酰化剂的配置：在500ml的量筒里，加醋酸酐90ml、吡啶400ml混合均匀，放在棕色瓶子内备用。
[0082]
(2)pp指示剂的配置：1g酚酞溶于100g吡啶溶液。
[0083]
(3)1n-naoh溶液配置：称取40g naoh，用蒸馏水溶解，在容量瓶里配置成大约为1n的naoh溶液。
[0084]
naoh溶液的标定：
[0085]
(1)在100ml锥形瓶里准确称取氨基磺酸1.6-1.7g
[0086]
(2)加25ml蒸馏水
[0087]
(3)磁力搅拌至完全溶解
[0088]
(4)加pp指示剂5-6d
[0089]
(5)用1n的naoh标定
[0090]
(6)滴定至溶液呈粉色20-30s不褪色，即为终点
[0091]
(7)计算公式：
[0092][0093]
其中：ω为naoh质量分数(％)；
[0094]
v为标定时用的naoh的体积(ml)；
[0095]
a为系数。
[0096]
4、羟值测定步骤：
[0097]
(1)称取适量多元醇mg在250ml单口圆底烧瓶中(量估计值)
[0098]
(2)用移液管准确移取醋酸酐-吡啶溶液10ml至烧瓶内
[0099]
(3)装上回流冷凝管
[0100]
(4)磁力搅拌加热套设置加热为70℃
[0101]
(5)待烧瓶内有气体冷凝液滴后，稍微提高圆底烧瓶的位置
[0102]
(6)保持10min
[0103]
(7)从冷凝管上面加50ml蒸馏水
[0104]
(8)从冷凝管上面加15ml mek抑制剂
[0105]
(9)取掉冷凝管，往圆底烧瓶内加15ml mek抑制剂
[0106]
(10)加pp指示剂5-6d
[0107]
(11)用已标定的naoh溶液滴定至粉色20-30s不消失，即为终点。(c ml)
[0108]
(12)空白测试：1)准确移取醋酸酐-吡啶溶液10ml
[0109]
2)加50ml蒸馏水，30ml mek抑制剂
[0110]
3)用1n-naoh标定
[0111]
5、计算结果：
[0112][0113]
其中w：羟值
[0114]
n：标定的naoh浓度
[0115]
b：空白试验所消耗的naoh体积(ml)
[0116]
c：样品所消耗的naoh体积(ml)
[0117]
ph值测定
[0118]
1、仪器
[0119]
酸度计；分度值0.02。
[0120]
2、测定步骤
[0121]
称取20g试样，准确至0.1g。置于100ml烧杯中。加入50ml新煮沸的水，搅拌溶解，冷却至室温，静置使未溶解物沉淀。用酸度计测定ph值。
[0122]
水含量测定
[0123]
1、库伦电量法
[0124]
2、试剂
[0125]
卡尔费休试剂。
[0126]
3、仪器
[0127]
a)实验室一般仪器；
[0128]
b)微量水分分析仪。
[0129]
4、测定步骤
[0130]
测定步骤如下：
[0131]
(1)打开电源开关，按“搅拌”键，使磁力搅拌器电机旋转；按“电解”键，电解开始，电解到达终点，蜂鸣器响，显示屏显示终点“end”；
[0132]
(2)当仪器达到初始平衡点而且比较稳定时，可用纯水对仪器进行标定；
[0133]
(3)标定好以后，按“启动/停止键”，显示屏数字复零，就可以开始进样操作；
[0134]
(4)将干燥好的固体进样器装上待测试样称量，一般称取0.2g～0.5g，精确至0.0002g，称好后，开始进样，将固体进样器旋转180度，使试样落入试剂中，按“启动/停止键”，直至测定结束，数字显示屏上显示数据即为试样含水量，取下固体进样器称量，准确至0.0002g，反应前后两次称量之差即为试样质量。
[0135]
5、结果计算
[0136]
水的质量分数应按如下公式计算：
[0137][0138]
式中：ω总水的质量分数的数值；
[0139]
a数字显示屏上的读数的数值，单位为微克(μg)
[0140]
m试样的质量的数值，单位为克(g)
[0141]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0142]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。