一种微通道快速冷却结晶制备球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的方法

本发明涉及含能晶体材料，尤其涉及一种微通道快速冷却结晶制备球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的方法。

背景技术：

1、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(3-nitro-1,2,4-triazol-5-one，c2h2n4o3，nto)，作为新一代高能钝感含能材料的代表，自1983年由los alamos实验室开发成一种含能材料，已成为近年来国内外火炸药工作者的研究热点之一。其中，nto炸药密度高达1.93g/cm3，理论爆轰能量接近rdx，感度接近tatb，具有热稳定性和对外刺激的不敏感性，安全性能优于b炸药，能量接近b炸药，且价格低廉。然而典型的nto晶体为锯齿状的类杆状晶形，使混合炸药成型性能差和装药密度低，在应用上受到限制。

2、据报道，nto经超细化处理后，棒状晶形改变为立方晶形，机械感度明显降低，爆速提高。此外，形貌规则的nto晶体易于填充且颗粒间的间隙小，使得装药密度增大，单位体积释放的能量增加，在一定程度上能够改善混合炸药的性能。因此，制备粒径较小、形貌规则的nto粒子成为众多研究者关注的焦点。

3、现有重结晶细化技术主要包括喷雾干燥法、减压蒸馏法、超临界法等，上述技术虽然能够在一定程度上使颗粒细化，但存在着工艺复杂，实验条件苛刻，且得到的nto晶体呈针状或不规则棒状，存在着流散性差的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微通道快速冷却结晶制备球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的方法。本发明提供的制备方法操作简便，实验条件易调节，且制备得到的3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体球形度高，粒径均匀，流散性好。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种微通道快速冷却结晶制备球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的方法，包括以下步骤：

4、将3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液连续通入曲径反应器中进行冷却结晶，得到炸药悬浊液；所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液的温度为77～82℃，所述冷却结晶的温度为-22～-17℃；

5、将所述炸药悬浊液进行固液分离、洗涤和干燥，得到所述球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体。

6、优选地，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液的溶剂为n-甲基吡咯烷酮。

7、优选地，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液的流量为0.3～0.8ml/min。

8、优选地，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液在高压柱塞泵或注射泵的作用下通入曲径反应器。

9、优选地，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液在曲径反应器中的停留时间为14.13～37.67min。

10、优选地，所述干燥为冷冻干燥。

11、优选地，所述球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的粒径范围为33～55μm。

12、本发明提供了一种微通道快速冷却结晶制备球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的方法，包括以下步骤：将3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液连续通入曲径反应器中进行冷却结晶，得到炸药悬浊液；所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液的温度为77～82℃，所述冷却结晶的温度为-22～-17℃；将所述炸药悬浊液进行固液分离、洗涤和干燥，得到所述球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体。本发明微通道快速冷却结晶是将微反应技术引入到冷却结晶技术上，有着传统釜式反应系统无法比拟的优良传质传热特性、高可控性、良好操作性和高安全性。以本发明方法制备的球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体球形度高、粒径分布窄(粒径范围为33～55μm)，流散性好，且本发明方法操作简单，实验条件易调节，具有产品制备的有效性和高重复性，有利于有效稳定地实现球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的批量制备。

技术特征：

1.一种微通道快速冷却结晶制备球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液的溶剂为n-甲基吡咯烷酮。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液的流量为0.3～0.8ml/min。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液在高压柱塞泵或注射泵的作用下通入曲径反应器。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的饱和溶液在曲径反应器中的停留时间为14.13～37.67min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥为冷冻干燥。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球形3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮晶体的粒径范围为33～55μm。

技术总结
本发明提供了一种微通道快速冷却结晶制备球形3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑酮晶体的方法，涉及含能晶体材料技术领域。本发明将3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑酮的饱和溶液连续通入曲径反应器中进行冷却结晶，得到炸药悬浊液；所述3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑酮的饱和溶液的温度为77～82℃，所述冷却结晶的温度为‑22～‑17℃；将所述炸药悬浊液进行固液分离、洗涤和干燥，得到球形3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑酮晶体。本发明微通道快速冷却结晶是将微反应技术引入到冷却结晶技术上，以本发明方法制备的球形3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑酮晶体球形度高、粒径分布窄(粒径范围为33～55μm)，流散性好。

技术研发人员：李小东,刘文杰,刘慧敏,范董倩,傅晓娟,李美洁,解莹颖,郭金波,李馨玉,陈晓妍,郭杰
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21