FOX-7结晶过程研究

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FOX-7(1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯)爆轰性能高,安全性能好,在高能钝感炸药领域具有重要地位。现有结晶工艺获得的FOX-7晶体存在形状不规则、密实度差等问题,在实际应用中并不能展示出其最优性能。因此,对FOX-7结晶过程的研究具有重要意义。本论文系统研究FOX-7在DMF为主溶剂的体系中溶液结晶过程。采用动态激光法测定了FOX-7在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、水(H2O)、乙醇、丙酮以及不同比例下DMF/H2O、DMF/乙醇、DMF/丙酮混合溶剂中的溶解度和超溶解度,用修正的Aplebla经验模型、(CNIBS)/Redlich-Kister经验模型关联所测数据,用van’t Hoff方程计算得到了FOX-7在上述溶剂中的溶解热力学参数;用Mersmann方程和Barata方程计算得到了FOX-7在相应体系中的固液表面张力和晶体表面熵因子。结果表明:DMF为FOX-7的良溶剂,H2O、乙醇和丙酮为不良溶剂,FOX-7的溶解过程是一个吸热的、非自发的过程。对比FOX-7在DMF、DMF/H2O、DMF/乙醇和DMF/丙酮溶剂体系中的结晶效果后优选出结晶最优溶剂体系,采用间歇动态法测定了FOX-7在DMF/H2O二元体系中的冷却结晶动力学过程数据,建立了FOX-7的成核速率方程和晶体生长速率方程;分析了过饱和度、温度、搅拌强度和悬浮密度对FOX-7结晶过程的影响。结果表明:FOX-7在上述体系中的晶体生长呈粒度无关规律;过饱和度对成核的影响大于对晶体生长的影响。采用单因素优选和正交试验方法对FOX-7在DMF/H2O二元体系中的结晶工艺进行了研究,对比了不同温度、搅拌速率、降温速率和添加剂种类、加量等因素对晶体形貌的影响,得到了FOX-7结晶较优工艺。结果表明:在VDMF:VH2O=7:3,以聚乙二醇400为添加剂且其用量为0.5%,起始温度为65℃,搅拌速率为500r/min,降温速率为0.5℃/min时,结晶产物密实度好,形貌呈类球状。本论文的研究成果对于改进FOX-7结晶技术、改善晶体品质,提高性能,拓宽应用具有一定意义。
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