Page 60 - 《含能材料》2018年优秀论文

微 纳 米 含 能 材 料 研 究 进 展 1063

HMX 颗粒，并在超声波辅助作用下，制备得到了亚微 上 ［104-111］ ，已在工厂实施应用，建成了微纳米化粉碎生
米级 TATB 颗粒；魏田玉 ［95］ 、曾贵玉 ［96，99-101］ 、刘俊志 ［97］ 产线；基于该技术还可制备 HMX/TATB、CL‐20/TATB
等采用气流粉碎法，通过控制气流压力、粉碎次数、表 复合粒子 ［112］ 。
面活性剂种类及用量等参数，制备得到了超细 RDX、
HMX，以及亚微米级 TATB 颗粒。还有学者采用胶体
磨粉碎机，制备得到了平均粒度大于 20 μm 的 RDX、
HMX 样品 ［102］ 。
为了解决安全、高效、高品质、大批量制备微纳米
含能材料的难题，本课题组提出了“微力高效精确施
［103］
加”粉碎原理（如图 2 所示） ，研制出了 HLG 型微纳
米粉碎机，以水和少量低沸点试剂配制成分散液，使用
多工位微纳米化粉碎机，实现连续化生产和远程自动
图 2“微力高效精确粉碎”原理制备微纳米含能材料示意图 ［103］
化 控 制 ，制 备 微 米 、亚 微 米 及 纳 米 级 含 能 材 料 RDX、 Fig.2 The schematic diagram of preparing micro‐nano ener‐
HMX（如图 3 所示）、CL‐20、TATB、HNS 等，产品粒度 getic materials by the principle of tiny grinding force being ex‐
30 nm~10 μm 可 调 、可 控 ，单 批 产 量 达 100 kg 以 actly given to materials ［103］

图 3 基于“微力高效精确粉碎”原理制备的纳米 RDX、HMX 和 CL‐20 电镜照片 ［103］
Fig.3 The SEM images of RDX，HMX and CL‐20 prepared based on the principle of tiny grinding force being exactly given to
materials ［103］
采用重结晶技术制备微纳米含能材料时，如超临 面活性剂（如聚乙烯吡咯烷酮（PVP））与样品充分混匀
界流体重结晶技术、喷射重结晶技术、溶胶‐凝胶重结 后，再抽滤、烘干，以此减少微纳米含能材料颗粒团聚。
晶技术等，往往工艺比较复杂，重复稳定性较难控制， 也有学者采用机电一体式冷冻干燥设备对微纳米
并且存在溶剂所引起的环保和成本问题，因而目前尚 含能材料样品进行干燥。如在干燥前加入表面活性剂
未见实现大规模稳定制备方面的研究报导。采用粉碎 PVP，并将样品抽滤为滤饼，再通过冷冻干燥得到纳米
技术制备微纳米含能材料时，工艺重复稳定性好、无溶 级 TATB ［73］ ，或者先将样品抽滤、分离，再进行冷冻干
剂引起的环保问题、成本较低，一旦在粉碎装备方面取 燥制得超细 HNS ［19，80］ 、亚微米级 TATB ［100］ ；或者先对
得突破，便易于实现工程化放大。当前，基于“微力高 样 品 进 行 液 氮 快 速 冷 冻 ，再 采 用 冷 冻 干 燥 得 到 超 细
［114］
效精确施加”原理的粉碎技术及装备均已突破，已经能 FOX‐7（如图 4 所示） 。还有学者采用机电一体式
够 实 现 微 纳 米 含 能 材 料 安 全 、高 品 质 、大 批 量 粉 碎 冷 冻 干 燥 设 备 对 复 合 含 能 材 料 进 行 干 燥 。 如 先 将
制备。 RDX 基纳米复合含能材料体系中的溶剂丁内酯置换
2.2 微纳米含能材料干燥技术 为乙醇，再将乙醇用水置换，然后才进行冷冻干燥，干
对于采用湿法制备得到的微纳米含能材料颗粒， 燥结束后再对样品进行干法粉碎 ［115］ ；或者先对 CL‐20
需进行干燥处理。学者们通常采用普通水浴（油浴）烘 基纳米复合含能材料进行冷冻干燥，再对干燥后的样
箱 ［73］ 或真空烘箱 ［28，69，113］ 对微纳米含能材料进行干燥， 品 进 行 干 法 粉 碎 ，得 到 微 纳 米 复 合 含 能 材 料 粉
首先对浆料样品进行抽滤，然后再烘干，或者先加入表 末 ［63，116］ ；亦或者首先对样品采用液氮快速冷冻，然后

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2018 年 第 26 卷 第 12 期 （1061-1073）