极性烯烃类单体聚合包覆硝酸铵工艺初探(2)
致 谢 26
参考文献27
1 引言
1.1 硝酸铵
硝酸铵的分子式为NH4NO3。NO3-中的N 原子与3 个O 原子形成σ键外，还与这些O 原子形成一个四中心吹冰电子的大Π键[1]。常温常压下，纯净硝酸铵是无色结晶体，不形成水合物，由无水气氨和含水硝酸反应制得[2]；其相对密度为1.725，熔点为169℃，在210℃时发生分解，易溶于水、丙酮、氨水，微溶于乙醇，不溶于四氢呋喃、三氯甲烷、石油醚等溶剂[3,4]。
硝酸铵固体颗粒表面的强极性易吸湿，造成运输、贮存过程中结块[5]，炸药爆炸能量降低[6]，推进剂燃速减小[7]等问题。目前国内外研究表明，对硝铵盐固体颗粒进行适当的表面改性或包覆是降低其表面吸湿性，提高使用性能的一种重要方法[8]。如添加表面活性剂防止AN 吸湿和结块[9]，加入无机盐降低AN 的吸湿性[10]，加入有机疏水物作为AN 的防潮剂[11]，以及利用高分子材料包覆AN 以改善其吸湿性[12]。
1.2 硝酸铵防吸湿改性包覆方法
目前，国内外对硝铵盐固体颗粒的包覆方法主要有物理涂覆、化学包覆、胶囊化包覆。
1.2.1 物理涂覆
物理涂覆是采用石蜡[13]、硬脂酸[14]、矿物油等涂覆在颗粒表面上，形一层疏水膜以降低表面吸湿性的方法。王伟[15]对物理涂覆方法的相关研究进行综述。
物理涂覆的优点是工艺简单、方便易行；缺点是涂覆用量大，涂层厚度不易控制，并且低极性的涂覆层与高极性的颗粒表面之间存在较大的界面张力，涂覆材料不易吸附在颗粒表面，导致颗粒的防吸湿包覆效果不理想。
1.2.2 表面化学包覆
表面化学包覆是通过表面活性剂、偶联剂[16]等有机物分子中的官能团在硝铵盐固体颗粒表面发生吸附或化学反应，进而对颗粒表面进行包覆的方法。例如，表面活性剂的一端为氨基、羰基、醚基、等极性基团，具有亲水性，可吸附在颗粒表面或发生化学反应，另一端为具有疏水性的长链烷基，；偶联剂的极性基团可与强极性的颗粒表面发生物理化学吸附，非极性基团覆盖在颗粒表面，增强颗粒的疏水性。张杰等[17]对表面化学包覆的相关研究进行了综述。
表面化学包覆的优点是用量少、结合力强，如表面活性剂、硅烷偶联剂的亲水基与颗粒表面发生物理化学作用，吸附于颗粒表面，亲油基指向颗粒外围，形成一层憎水薄膜。缺点是表面活性剂、偶联剂的分子量都比较小，并且多数表面活性剂本身是水溶性物质，本身疏水性比较弱；硅烷偶联剂中的烷氧基团在无水包覆体系无法大量水解形成硅羟基，导致偶联剂和颗粒表面的作用较弱，防吸湿包覆效果受限制。
1.2.3 胶囊化包覆
胶囊化包覆是一种最新的包覆方法，通过包覆可在硝铵盐固体颗粒表面形成均质且有一定厚度的胶囊。该方法可改善被包覆颗粒表面的物理性质，提高颗粒的稳定性，使颗粒不受外界湿度的影响，增强与其他材料的相容性。在已有的文献报道中，形成胶囊的物质大致分为三类[18]：(1)纤文素衍生物，如硝化棉[11]、乙基纤文素[19]；(2)树脂及塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯[20]、丙烯酸类树脂[21]、聚醋酸乙烯酯[22]、聚苯乙烯[23]等；(3)高聚物弹性体，如聚氨酯弹性体[24]。
根据工艺方法的不同，胶囊化包覆主要有三大类：机械物理方法（如喷雾干燥法）、物理化学方法（如相分离法）、化学方法（如原位聚合法）。
沉淀聚合包覆法具有包覆剂用量少、包覆均匀，且聚合物胶囊所含的溶剂较少，有效的减少溶剂挥发形成的空隙，形成均匀、致密的包覆层，防吸湿包覆效果增强。