Способ перекристаллизации октогена

Изобретение относится к способу перекристаллизации октогена. Способ осуществляют путем проведения изогидрической кристаллизации из насыщенного октогеном раствора ε-капролактама в ацетонитриле с добавлением в нагретый раствор затравки октогена с последующим охлаждением с постоянной скоростью при перемешивании. При этом используют 40-60%-ный раствор е-капролактама в ацетонитриле, массовое соотношение октоген на затравку : октоген на растворение : кристаллизационная смесь составляет 1:(7-17):(100-160). Затравку октогена с размером частиц 5-30 мкм добавляют при температуре раствора 75-80°С. Затем проводят выдержку в течение 15-60 мин, а охлаждение ведут со скоростью 0,15-0,20°С/мин. Методика обеспечивает стабильно воспроизводимое получение целевого продукта с узким диапазоном размеров частиц (фракция 400-600 мкм составляет более 80%) и одновременное достижение формы частиц, близкой к изометрической, с минимизацией количества дефектов их поверхности без стадии механической окатки за счет реализации условий, позволяющих исключить в кристаллизационной среде неконтролируемое образование зародышей новых частиц из октогена, используемого на растворение, и неконтролируемый рост размера частиц октогена, используемого на затравку. 2 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу перекристаллизации октогена (циклического нитрамина), применяемого в высокоэнергетических составах различного назначения.

Для обеспечения необходимых свойств высокоэнергетических составов требуется октоген определенной дисперсности с узким диапазоном распределения частиц по размеру и имеющий форму частиц, близкую к изометричной (соотношение осей 1:1:1-1:1:1,5).

Из уровня техники известны способы получения октогена различной дисперсности в результате его перекристаллизации с использованием различных растворителей и смесей растворителей, часто с одновременным проведением механической окатки.

Известен способ кристаллизации октогена по патенту РФ №2024495 (опубл. 15.12.1994 г. ) из раствора ε-капролактама при нагревании с последующим охлаждением с постоянной скоростью.

Известный способ представляет собой многоступенчатый процесс, включающий неоднократный нагрев и охлаждение, требующий проведения упаривания маточного раствора и использования роторно-вихревого аппарата, что снижает его технологичность, существенно увеличивает экономические затраты. Высокая скорость охлаждения (0,5-1°С/мин) может привести к ухудшению формы частиц и образованию дефектов из-за их ускоренного роста, т.е. к нестабильной воспроизводимости ожидаемых результатов и низкой эффективности известного способа. Кроме того, известный способ позволяет получать частицы октогена только с существенным разбросом размеров (500-1000 мкм), что снижает эксплуатационные возможности целевого продукта при использовании в высокоэнергетических составах, так как не обеспечивает постоянство их требуемых функциональных характеристик и ухудшает реологические свойства составов при изготовлении.

Известен способ перекристаллизации октогена по патенту РФ №2362758 (опубл.27.07.2009 г. ) из раствора ε-капролактама при нагревании с проведением выдержки и последующим охлаждением с постоянной скоростью.

Известный способ обеспечивает получение частиц октогена с недостаточно узким диапазоном распределения по размеру (5-250 мкм) и преимущественно для использования в высокоэнергетических составах с низкими реологическими свойствами, что снижает эксплуатационные возможности целевого продукта: отражается на способе переработки составов, увеличивая продолжительность переработки и усложняя технологическое оснащение производственного процесса, а также не обеспечивает постоянство требуемых функциональных характеристик высокоэнергетических составов. Высокая скорость охлаждения (0,25-0,7°С/мин) может привести к ухудшению формы частиц и образованию дефектов из-за их ускоренного роста, т.е. к нестабильной воспроизводимости ожидаемых результатов и низкой эффективности известного способа.

Известен способ перекристаллизации октогена, принятый за прототип (Перекристаллизация октогена с использованием бинарных кристаллизационных систем/К.В. Трескова, Е.В. Петрунина, В.Н. Золотухин, В.Н. Беляев/ Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности». - Бийск: Изд-во Алт.гос.техн. ун-та, 2016. -С. 43-45), путем проведения изогидрической кристаллизации из насыщенного октогеном раствора е-капролактама в ацетонитриле с добавлением в нагретый раствор затравки октогена с последующим охлаждением с постоянной скоростью.

Известный способ декларирует получение частиц целевого продукта округлой формы, но при этом не позволяет достичь узкого диапазона распределения частиц по размеру (не конкретизирована верхняя граница диапазона, указана только нижняя - 250 мкм), что снижает эксплуатационные возможности целевого продукта при использовании в высокоэнергетических составах, требующих использования узкофракционного октогена в соответствии с существующей потребностью достижения постоянства их необходимых функциональных характеристик и при изготовлении таких составов ухудшает их реологические свойства.

Следует отметить, что в описании известного способа отсутствуют данные о соотношении используемых октогена и кристаллизационной среды, о соотношении ацетонитрила и ε-капролактама в кристаллизационной среде, о количестве и размере частиц используемой затравки. Отсутствие вышеуказанных данных не позволяет практически воспроизвести способ, охарактеризованный в известном источнике информации.

В способе по прототипу отсутствует выдержка как до, так и после внесения затравки, что может привести к неполному растворению исходного октогена, частицы которого будут выполнять функцию затравки, увеличивая долю мелкой фракции, а также оказывать неконтролируемое влияние на увеличение размера частиц целевого продукта, образующихся на частицах вносимой затравки, что в сочетании с высокой скоростью охлаждения (0,23-0,47°С/мин) может привести к ухудшению формы частиц и образованию дефектов из-за их ускоренного роста, а также способствовать образованию зародышей новых частиц октогена в растворе, не позволяя достаточно точно регулировать гранулометрический состав целевого продукта, что снижает воспроизводимость планируемых результатов. Все вышесказанное снижает эффективность способа по прототипу.

Задачей заявляемого технического решения является создание эффективного способа перекристаллизации октогена, обеспечивающего стабильно воспроизводимое получение целевого продукта с узким диапазоном размеров частиц (фракция 400-600 мкм составляет более 80%) и одновременным достижением формы частиц, близкой к изометрической, с минимизацией количества дефектов их поверхности без стадии механической окатки за счет реализации условий, позволяющих исключить в кристаллизационной среде неконтролируемое образование зародышей новых частиц из октогена, используемого на растворение, и неконтролируемый рост размера частиц октогена, используемого на затравку.

Кроме того, целевой продукт, получаемый предлагаемым способом, обладает расширенными эксплуатационными возможностями в части положительного влияния на постоянство воспроизведения требуемых функциональных характеристик высокоэнергетических составов и улучшения их реологических свойств, необходимых при изготовлении.

Поставленная задача решается предлагаемым способом перекристаллизации октогена путем проведения изогидрической кристаллизации из насыщенного октогеном раствора ε-капролактама в ацетонитриле с добавлением в нагретый раствор затравки октогена с последующим охлаждением с постоянной скоростью при перемешивании. Особенность заключается в том, что используют 40-60%-ный раствор ε-капролактама в ацетонитриле, массовое соотношение октоген на затравку: октоген на растворение: кристаллизационная смесь составляет 1:(7-17):(100-160), используют затравку октогена с размером частиц 5-30 мкм, добавляют ее при температуре раствора 75-80°С, затем проводят выдержку в течение 15-60 мин, а охлаждение ведут со скоростью 0,15-0,20°С/мин.

Проведенный сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ отличается от прототипа конкретизацией соотношения используемых октогена и кристаллизационной среды, соотношения ацетонитрила и ε-капролактама в кристаллизационной среде, количества и размера частиц используемой затравки; наличием выдержки; меньшей скоростью охлаждения.

Предлагаемая совокупность отличительных от прототипа признаков с остальными существенными признаками заявляемого способа позволяет решить поставленную задачу с получением комплекса одновременно достигаемых преимуществ, который невозможно достичь известным из уровня техники способом.

Заявляемые пределы соотношения компонентов кристаллизационной среды, массового соотношения октоген на затравку: октоген на растворениежристаллизационная смесь, а также пределы размеров частиц затравки, пределы температуры, при которой добавляют затравку, пределы времени выдержки и пределы скорости охлаждения, то есть весь комплекс параметров способа, являются оптимальными для стабильно воспроизводимого получения узкофракционного целевого продукта, в котором содержание фракции с размером частиц 400-600 мкм составляет более 80%, обладающего формой частиц, близкой к изометричной, с минимизацией количества дефектов их поверхности без стадии механической окатки.

Предлагаемый способ иллюстрируется фотографиями.

На фиг. 1 и 2 представлены фотографии частиц октогена, получаемых по предлагаемому способу, с электронного растрового и оптического микроскопа соответственно.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа.

Пример 1. В реактор емкостью 300 мл, снабженный мешалкой и термометром, загружают 150 г 40% раствора е-капролактама в ацетонитриле и 12 г октогена. При перемешивании со скоростью 1000 об/мин нагревают кристаллизационную смесь до 75°С.При этой температуре дозируют 1, 2 г затравки октогена с размером частиц преимущественно 5 мкм. Осуществляют выдержку в течение 15 минут, затем проводят охлаждение с постоянной скоростью 0,2°С/мин до 25°С. После отфильтровывания получают целевой продукт следующего гранулометрического состава:

Номер сетки сита: 063 05 04 0315 025 016 01 005

Остаток на сите, %: 5 45 43 3 3 1 0 0

Пример 2. В реактор емкостью 300 мл, снабженный мешалкой и термометром, загружают 120 г 60% раствора ε-капролактама в ацетонитриле и 12 г октогена. При перемешивании со скоростью 1500 об/мин нагревают кристаллизационную смесь до 80°С.При этой температуре дозируют 1,2 г затравки октогена с размером частиц преимущественно 30 мкм. Осуществляют выдержку в течение 60 минут, затем проводят охлаждение с постоянной скоростью 0,15°С/мин до 15°С. После отфильтровывания получают целевой продукт следующего гранулометрического состава:

Номер сетки сита: 063 05 04 0315 025 016 01 005

Остаток на сите, %: 9 57 26 3 2 2 1 0

Конкретные режимы перемешивания при осуществлении предлагаемого способа подбирают в зависимости от объема и конструкции реактора.

Таким образом, заявляемый способ перекристаллизации октогена практически реализуем, технологически целесообразен и позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.

Способ перекристаллизации октогена путем проведения изогидрической кристаллизации из насыщенного октогеном раствора ε-капролактама в ацетонитриле с добавлением в нагретый раствор затравки октогена с последующим охлаждением с постоянной скоростью при перемешивании, отличающийся тем, что используют 40-60%-ный раствор ε-капролактама в ацетонитриле, массовое соотношение октоген на затравку : октоген на растворение : кристаллизационная смесь составляет 1:(7-17):(100-160), используют затравку октогена с размером частиц 5-30 мкм, добавляют ее при температуре раствора 75-80°С, затем проводят выдержку в течение 15-60 мин, а охлаждение ведут со скоростью 0,15-0,20°С/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам изготовления кумулятивных зарядов для перфорационных систем, применяемых для интенсификации нефтеотдачи. Способ повышения температурной стойкости взрывчатых веществ, содержащих основное взрывчатое вещество, флегматизированных техническим парафином, в котором основное взрывчатое вещество выполнено в форме кристаллов, покрытых техническим парафином, капсулируют вторым взрывчатым веществом, а пространство между закапсулированными кристаллами впоследствии заполняют также вторым взрывчатым веществом.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к конструкции смесительно-зарядных машин, используемых для механизированного приготовления эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания шпуров и скважин при ведении подземных горных работ.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к конструкции смесительно-зарядных машин, используемых для механизированного приготовления эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания шпуров и скважин при ведении подземных горных работ.
Изобретение относится к способу приготовления энергетических составов. После дозирования связующего в лопастной смеситель с рубашкой дозируют порошкообразные компоненты, при этом перемешивание каждой порции порошкообразных компонентов с термопластичным связующим в вязкотекучем состоянии проводят в обогреваемом смесителе с последующим измельчением готового состава при подаче охлаждающей жидкости в валы и рубашку смесителя до стабилизации величины потребляемой мощности.

Изобретение относится к изготовлению тонких пиротехнических нагревателей (пиронагревателей) для тепловых (разогревных) и пиротехнических источников тока. Перед применением асбест прокаливают при температуре от 390 до 450°С не менее 2 ч, выдерживают при комнатной температуре, а затем проводят распушивание асбеста путем измельчения и расчесывания на волокна в водной суспензии с концентрацией 0,2-3% после предварительной выдержки его в воде не менее 30 мин, после чего обезвоживают и высушивают заготовку.

Изобретение относится к способу изготовления пиротехнических составов для снаряжения замедлительных узлов средств инициирования. Способ заключается в изготовлении пиротехнических составов из окислителей и горючих путем измельчения и смещения компонентов совместно при воздействии ультразвука в жидкой среде в кавитационном режиме до образования агломерированных частиц.

Изобретение касается способа изготовления заряда смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ) с использованием технологической схемы напорного формования или литья под небольшим давлением, позволяющего изготавливать мало- и среднегабаритные изделия в широком диапазоне изменения реологических характеристик топливной смеси по сравнению со значениями, допустимыми для технологии свободного литья.

Изобретение связано с разработкой композиции для скрепления пучка топливных элементов твердого топлива с дном камеры стартового двигателя противотанковых управляемых гранат «ПТУРС» методом дозирования расчетной навески крепящего состава координационным манипулятором перемещения смесительно-дозирующей машины.

Изобретение относится к способу изготовления скрепленного с корпусом заряда смесевого ракетного твердого топлива формованием свободным литьем. Способ включает размещение в барокамере на подставке корпуса в сборе с каналообразующей технологической оснасткой, оснащенной литниковой системой, стыковку бункера через переходник с каналообразующей технологической оснасткой, загрузку топливной массы в бункер, вакуумирование барокамеры, корпуса и бункера, открытие сливного клапана и слив топливной массы в корпус с дистанционным контролем окончания процесса заполнения корпуса топливной массой, распрессовку каналообразующей технологической оснастки.

Изобретение относится к производству сферических порохов к патронам стрелкового оружия. Способ предусматривает получение сферического пороха в реакторе с системой обогрева, включающей рубашку реактора, сборник, трубопроводы, в котором на стадиях формирования пороха в качестве теплоносителя в рубашку реактора подают насыщенный пар с температурой 60-98°С под давлением 0,200-0,950 атм.

Изобретение относится к производству порохов. Предложен способ флегматизации высокоплотного двухосновного сферического пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной флегматизирующей эмульсии в суспензию пороха и обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией. При этом в реактор заливают воду и нагревают ее до температуры 80-90°C, затем загружают порох и перемешивают суспензию в течение 4-6 мин, флегматизирующую эмульсию при той же температуре в равных объемах вводят в 3-8 приемов с перемешиванием каждой порции по 10-15 мин, а после добавления последней порции перемешивают в течение 30-60 мин. Получаемый порох сохраняет насыпную плотность после флегматизации на уровне не менее 1,0 г/см3. 4 табл.

Изобретение относится к способу перекристаллизации октогена. Способ осуществляют путем проведения изогидрической кристаллизации из насыщенного октогеном раствора ε-капролактама в ацетонитриле с добавлением в нагретый раствор затравки октогена с последующим охлаждением с постоянной скоростью при перемешивании. При этом используют 40-60-ный раствор е-капролактама в ацетонитриле, массовое соотношение октоген на затравку : октоген на растворение : кристаллизационная смесь составляет 1::. Затравку октогена с размером частиц 5-30 мкм добавляют при температуре раствора 75-80°С. Затем проводят выдержку в течение 15-60 мин, а охлаждение ведут со скоростью 0,15-0,20°Смин. Методика обеспечивает стабильно воспроизводимое получение целевого продукта с узким диапазоном размеров частиц и одновременное достижение формы частиц, близкой к изометрической, с минимизацией количества дефектов их поверхности без стадии механической окатки за счет реализации условий, позволяющих исключить в кристаллизационной среде неконтролируемое образование зародышей новых частиц из октогена, используемого на растворение, и неконтролируемый рост размера частиц октогена, используемого на затравку. 2 ил., 2 пр.

Наверх