一种从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法

本发明属于复合固体推进剂制造领域，具体是涉及一种从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法。

背景技术：

1、固体推进剂本质上是一种高填充比的聚合物基颗粒增强复合材料，其中氧化剂(通常为高氯酸铵，ap)质量分数一般在60％以上。推进剂在服役过程中受到环境温度、重力和震动等复杂载荷的综合作用，不可避免会发生老化，在研究推进剂老化性能时，总是期望能对聚合物基体和包裹其中的固体填料(主要关注高氯酸铵)的物理化学性质变化进行全面细致的表征来揭示老化机理。然而固体推进剂中填料包裹在粘合剂高聚物固化形成的胶质基体中，当前技术手段中只能通过扫描电镜、微米ct等仪器对推进剂表面处的填料形貌和内部分布状态进行观察。想要进一步测试氧化剂的性能状态，则需要将高氯酸铵从推进剂中提取出来，提取的高氯酸铵颗粒的状态和性质应尽量接近推进剂中的实际状态。

2、现有的推进剂原料高氯酸铵回收多采用水或者液氨介质，将推进剂中的高氯酸铵溶解形成高氯酸铵的溶液，再通过重结晶的方式回收高氯酸铵。此类方法中高氯酸铵经历了溶解-结晶析出过程，必然与推进剂中的原始状态(颗粒形貌、尺寸、结构)区别巨大，无法满足老化研究的需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是提供一种从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，提取获得的高氯酸铵与推进剂中的高氯酸铵实际性质状态一致，实现对推进剂内部高氯酸铵性质的原位表征，满足推进剂老化性能研究中填料性能的原位测试。

2、本发明的内容包括一种从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，包括以下步骤：

3、s1、对推进剂进行高低温循环处理；

4、s2、将步骤s1处理后的推进剂切碎后，在有机试剂和有机碱的混合溶液中进行浸泡；

5、s3、在步骤s2处理后的推进剂中加入酸性溶液，并进行搅拌破碎；

6、s4、对步骤s3中处理后的推进剂进行超声震荡，沉淀得到初步提取样；

7、s5、对步骤s4得到的初步提取样进行离心分离，烘干后得到高氯酸铵。

8、更进一步地，在步骤s1中，高低温循环处理的低温温度为-50℃以下，高温温度为60℃以上，循环次数为4次～6次。

9、更进一步地，在步骤s1中，高低温循环处理具体为，将推进剂在超低温实验箱和高温烘箱之间循环存储。

10、更进一步地，在步骤s2中，有机试剂与推进剂基体溶度参数相近但与高氯酸铵不相溶。

11、更进一步地，在步骤s2中，有机试剂包括甲苯、乙腈或四氢呋喃中的一种。

12、更进一步地，在步骤s2中，在常温下，推进剂在混合溶液中的浸泡时间为24h以上。

13、更进一步地，在步骤s3中，酸性溶液为hcl，固体推进剂中al与hcl的摩尔比≤2，采用行星式搅拌器进行搅拌4h～6h。

14、更进一步地，在步骤s4中，超声震荡的时间为30min～60min。

15、更进一步地，在步骤s5中，烘干温度为60℃，烘干至初步提取样恒重。

16、更进一步地，推进剂包括3，3-双叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚醚基固体推进剂或端羟基聚丁二烯基固体推进剂中的一种。

17、本发明的有益效果：

18、本发明利用推进剂的结构特点，即推进剂基体结构为端羟基的粘合剂大分子预聚物与固化剂反应生成的高聚物网络，高氯酸铵为填料，推进剂的高聚物基体与高氯酸铵表面通过物理极性吸附相互作用，首先对推进剂进行高低温循环处理，高聚物基体比填料热膨胀系数大，温度变化引起的基体体积改变也远大于填料，在高低温循环处理过程中反复热胀冷缩，基体和填料体积变化不一致，可以有效破坏填料与基体之间由于物理吸附导致的界面粘接作用，然后通过有机试剂使基体发生充分溶胀，使基体的高聚物交联网络变得稀疏脆弱，并通过有机碱降解基体中的氨基甲酸酯固化点结构，从而有效瓦解基体网络，使基体与填料初步分离，通过加入酸性溶液搅拌去除填料中的al，再经过超声震荡进一步将高氯酸铵填料颗粒从基体的聚合物网络中脱出，得到高氯酸铵的初步提取样，最后离心分离提纯得到纯净的高氯酸铵。

19、本发明建立的固体推进剂高氯酸铵颗粒的提取工艺，采用高低温循环处理、有机试剂溶胀基体、搅拌震荡剥离、离心分离等物理工艺，其过程中高氯酸铵不需要经过溶解-结晶析出过程，避免了高氯酸铵填料在整体工序中产生物理和化学变化，在尽量保持高氯酸铵填料在推进剂中的固有状态(粒度、比表面积、晶体结构)的前提下，将高氯酸铵从推进剂中提取出来，提取获得的高氯酸铵与推进剂中高氯酸铵的实际性质状态一致，实现对推进剂内部高氯酸铵性质的原位表征，满足推进剂老化性能研究中填料性能的原位测试，本发明适合用作推进剂老化过程中高氯酸铵填料性质变化研究的原料获取手段，也适合应用在废弃复合固体推进剂的原材料回收。

技术特征：

1.一种从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s1中，所述高低温循环处理的低温温度为-50℃以下，高温温度为60℃以上，循环次数为4次。

3.如权利要求1或2所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s1中，所述高低温循环处理具体为，将推进剂在超低温实验箱和高温烘箱之间循环存储。

4.如权利要求1所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s2中，所述有机试剂与推进剂基体溶度参数相近但与高氯酸铵不相溶。

5.如权利要求4所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s2中，所述有机试剂包括甲苯、乙腈或四氢呋喃中的一种。

6.如权利要求1、4或5中任一项所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s2中，在常温下，推进剂在所述混合溶液中的浸泡时间为24h以上。

7.如权利要求1所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s3中，所述酸性溶液为hcl，固体推进剂中al与所述hcl的摩尔比≤2，采用行星式搅拌器进行搅拌4h～6h。

8.如权利要求1所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s4中，所述超声震荡的时间为30min～60min。

9.如权利要求1所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，在步骤s5中，所述烘干温度为60℃，烘干至初步提取样恒重。

10.如权利要求1所述的从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，其特征是，所述推进剂包括3，3-双叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚醚基固体推进剂或端羟基聚丁二烯基固体推进剂中的一种。

技术总结
本发明公开了一种从固体推进剂中提取高氯酸铵的方法，属于复合固体推进剂制造领域。包括以下步骤：S1、对推进剂进行高低温循环处理；S2、将推进剂切碎后，在有机试剂和有机碱的混合溶液中进行浸泡；S3、在推进剂中加入酸性溶液，并进行搅拌破碎；S4、对推进剂进行超声震荡，沉淀得到初步提取样；S5、对初步提取样进行离心分离，烘干后得到高氯酸铵。本发明避免了高氯酸铵填料在整体工序中产生物理和化学变化，在尽量保持高氯酸铵填料在推进剂中的固有状态前提下，将高氯酸铵从推进剂中提取出来，可用作推进剂老化过程中高氯酸铵填料性质变化研究的原料获取手段。

技术研发人员：周星,陈晨,于海洋,黄蕾
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4