纳米材料在硝化棉体系中分散性研究(3)
1.3.2 氧化石墨烯的应用
氧化石墨烯出现以后，由于其特殊的物理化学性质，对它的应用也是层出不穷，氧化石墨烯复合材料是其中最热门的应用之一。志敏[14]通过Hummers法制成氧化石墨，再用超声波清洗器将之分散到水中，选取工业上常见的尼龙6（PA6）、聚丙烯（PP）为基体，制成聚合物/氧化石墨烯复合材料，然后对制备出的聚合物/氧化石墨复合材料分别用傅里叶红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）、扫描电镜（SEM）等方法进行分析或表征，结论是：体系中添加氧化石墨烯后，聚合物基体的晶体性质与结晶性质有较大变化；氧化石墨烯在结晶过程中起到成核剂的作用，结晶速率加快。对复合材料进行热降解动力学分析，得到结论：材料中添加氧化石墨烯后，热降解活性增大。吕新虎等[15]通过Hummers法制出氧化石墨烯，将制成的氧化石墨烯表面的羧基和乙二醇、酰氯化的4,4′-偶氮(4-氰基戊酸)的反应，将制得药品作为引发剂制备出氧化石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯杂化材料，再将制备出的杂化材料分别用傅里叶红外光谱（FT-IR）、透射电镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）来结构分析和形貌表征，结论是：PMMA在氧化石墨烯表面发生了接枝反应。除了聚合物/氧化石墨烯复合材料外，还有各种无机物类氧化石墨烯复合材料，这其中又包括金属/氧化石墨烯复合材料、金属氧化物/氧化石墨烯复合材料和陶瓷/氧化石墨烯复合材料[11]。
1.4 黑索今
黑索今（RDX）是一种到20世纪人类才开始大量使用的重要的烈性炸药，其结构如图1.2所示。黑索今由于爆炸猛度高，威力大，化学性质较稳定，二战之后逐渐取代三硝基甲苯（TNT）成为武器中炸药的主要成分。除此之外，黑索今也是推进剂的重要添加剂。添加了超细黑索今的推进剂，能量密度有所提高，综合性能也随之有所改进[16]。
1.4.1 黑索今的制备方法
最早的黑索今的制备方法是直接法，又称为硝酸法，原料为乌洛托品和浓硝酸。这种生产方法工艺简单，原料种类少，产品质量有保证，因此到现在为止，世界上还是有很多地方还在使用。但是原料利用率较低，生产会产生大量的废酸，这些都是这种生产方法所带来的问题[17]。
现在世界上生产黑索今使用最多的方法是醋酐法，国外称为KA法或巴克曼法。生产原料有乌洛托品、浓硝酸、硝酸铵和醋酸酐等。这种生产方法原料利用率很高，生产过程稳定。更重要的是，这种生产工艺的研究过程导致了新型高能炸药奥克托今的研制成功，很多国家还用这种生产方法生产黑索今和奥克托今的混合物[18]。
除此之外，取代吹冰氢化均三嗪法[19]、硝酸-硝酸铵法、甲醛-硝酸铵、直链硝胺合环法、硝酸镁法等都是生产黑索今的有效方法[20]。由于在武器装备上要大量使用，黑索今的生产工艺探索一直没有停止过。相信在不远的将来，还会有多种多样的黑索今生产工艺涌现。
1.4.2 黑索今的细化
纳米材料出现以后，由于其较高的比表面积和表面能而拥有的诸多奇特的物理化学性质，受到世界各国各个领域学者的注意。很快便有人开始尝试在军事领域里应用纳米技术，其中就有在火炸药中的应用。李生慧等[21]在上世纪九十年代用液相法制备出了平均粒径3 μm的超细黑索今，基本实验流程是：将黑索今用二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等有机溶剂溶解，以水为介质进行重结晶，再对晶体进行表面处理，最终制得这种粒径的超细黑索今；芮久后等[22]也在上世纪90年代已经制备出中位径为5~7 μm的超细黑索今，其基本实验流程是：将黑索今溶于98% 的浓硝酸中，在0~50℃下用水稀释，再使用溶剂/非溶剂技术，根据工艺条件的择优，制备出中位径为5~7 μm的超细黑索今。芮久后等[17]又在几年后提出一种直接制备超细黑索今的途径，基本实验流程和直接法基本流程相同，对反应过程中的几种工艺条件对制备出的黑索今粒径的影响进行了详细研究，最终通过控制工艺条件用直接法制备出了中位径为5~10 μm的超细黑索今。邓国栋等[23]提出了使用卧式搅拌球磨机来生产超细黑索今的方法，试验表明，制成的黑索今粒度为D90 = 3.05 μm。蒋姣姣[24]对黑索今进行湿式研磨粉碎，更是制备出粒度为d50 = 0.25 μm，d90 = 0.41 μm的亚微米黑索今。本次毕业设计使用的正是这种粒度的黑索今。