硝酸銨吸濕結(jié)塊改性研究進(jìn)展

戴禮 高俊 周瑩 張洪秀 蔡?hào)| 臧雄（營口天元化工研究所股份有限公司，遼寧營口115004）

硝酸銨吸濕結(jié)塊改性研究進(jìn)展

戴禮 高俊 周瑩 張洪秀 蔡?hào)| 臧雄（營口天元化工研究所股份有限公司，遼寧營口115004）

隨著硝酸銨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防軍事方面的應(yīng)用越來越廣泛，研究者對(duì)其吸濕結(jié)塊性的改性研究也越來越多，本文歸納總結(jié)了目前常用的一些改性劑的種類、改性原理以及改性效果等。

硝酸銨;吸濕結(jié)塊;改性

硝酸銨是一種易溶于水的鹽，由科學(xué)家J.R.格勞貝爾于1659年首次制得。隨著合成氨工業(yè)的發(fā)展，硝酸銨的生產(chǎn)于20世紀(jì)中期得到了迅速發(fā)展[1-2]。然而硝酸銨較強(qiáng)的吸濕性，嚴(yán)重地影響了它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用[3-4]。因此，改善硝酸銨的吸濕結(jié)塊性成為硝酸銨應(yīng)用的研究熱點(diǎn)。

1 硝酸銨的吸濕結(jié)塊性及其改性

物質(zhì)的吸濕性主要是指物質(zhì)暴露在空氣中自行從環(huán)境中吸收水分的性質(zhì)[5]。

物質(zhì)的結(jié)塊現(xiàn)象是指顆粒狀物質(zhì)自然地積聚成為密實(shí)塊狀物，失去松散狀態(tài)的現(xiàn)象。

為了改進(jìn)硝酸銨吸濕結(jié)塊的缺點(diǎn)，研究者采取了很多物理防護(hù)措施。但是這些物理手段雖然在一定程度上降低了硝酸銨的吸濕結(jié)塊性能，但并不能從根本上消除硝酸銨的吸濕結(jié)塊性的缺點(diǎn)。因此，國內(nèi)外研究者進(jìn)行了大量利硝酸銨的表面改性研究，并取得了一定的研究成果。表面改性劑主要分為兩大類：有機(jī)表面改性劑和無機(jī)表面改性劑。

1.1 有機(jī)表面改性劑及其研究進(jìn)展

用于硝酸銨吸濕性改善的有機(jī)表面改性劑主要有：表面活性劑、高分子材料和有機(jī)疏水物。

（1）表面活性劑改性

在硝酸銨改性中，使用較多的是陽離子表面活性劑，其次是陰離子表面活性。但是隨著研究的不斷深入，逐漸出現(xiàn)了將陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑復(fù)合制得復(fù)合表面活性劑。殷鵬剛等[6]利用自組裝成膜技術(shù)在硝酸銨表面形成一層一層均勻的十八胺分子膜,硝酸銨的吸濕性下降到純硝酸銨的58.6%。陳天云[7]和葉志文[8]等對(duì)不同種類的表面活性劑改性硝酸銨的吸濕性進(jìn)行了研究，最終認(rèn)為復(fù)合表面活性劑的效果最好，陽離子表面活性劑次之，陰離子表面活性劑最差。

（2）高分子材料改性

高分子材料改性硝酸銨具有其特有的優(yōu)勢(shì)，比如高分子材料具有優(yōu)異的成膜性能、膜的透氣性小、強(qiáng)度大、彈性好等。這些優(yōu)良的性能都賦予了高分材料改性硝酸銨較好的效果，因此目前利用高分子材料包覆改性硝酸銨具有明顯的優(yōu)勢(shì)，成為硝酸銨改性的一個(gè)重要的方向。

目前，用于改性硝酸銨的高分子材料一般為聚乙烯、聚丙烯腈以及硝化棉等。

董強(qiáng)[9]等利用硝化棉對(duì)硝酸銨固體進(jìn)行了包覆實(shí)驗(yàn)，有效地降低了硝酸銨的吸濕性。鄭俊杰、蔡寶虎[10]等人選用聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酰胺(作為包覆材料，包覆后的硝酸銨24h的吸濕率可分別下降32.8%和24.1%。溫嶺[11]等利用聚氨酯包覆硝酸銨改善吸濕性時(shí)，可以將改性后的硝酸銨吸濕率降低至4.30%。

（3）有機(jī)疏水物改性

有機(jī)碳?xì)浠衔锸鞘褂米钤纭?yīng)用最廣泛的有機(jī)疏水劑，由于其來源廣泛、價(jià)格低廉、效果明顯的性價(jià)比，一直深受研究者以及實(shí)際應(yīng)用的青睞。常用的有機(jī)疏水劑主要有礦物油、石蠟以及瀝青等。Van H[12]等先在硝酸銨顆粒表面涂上一層直鏈型脂肪胺，然后在外層包覆一層礦物油，顯著地改善了硝酸銨顆粒的吸濕性。胡坤倫[13]等將十八烷烴、松香和石蠟等混合均勻?qū)ο跛徜@進(jìn)行包覆，取得了良好的改善吸濕性效果。

1.2 無機(jī)表面改性劑改性硝酸銨介紹及其研究進(jìn)展

無機(jī)表面改性劑主要是一些無機(jī)鹽和金屬氧化物。其作用機(jī)理為：無機(jī)表面改性劑與硝酸銨中游離水結(jié)合可以改變硝酸銨的結(jié)晶性或者減小空隙率，減弱硝酸銨顆粒表面的毛細(xì)吸附作用，從而降低硝酸銨的吸濕性。雖然無機(jī)添加劑的加入可以一定程度上降低硝酸銨的吸濕性，但也同時(shí)降低了其吸濕點(diǎn)，當(dāng)空氣的濕度高于吸濕點(diǎn)時(shí)，硝酸銨的吸濕速率反而會(huì)顯著增加。李君勵(lì)[14]等將無水硝酸鎂加入熔融狀態(tài)下的硝酸銨中，能夠?qū)⑾跛徜@中的水分吸收生成六水合硝酸鎂，從而降低水分對(duì)硝酸銨的影響。蔡敏敏[15]等利用了10余種無機(jī)添加劑對(duì)硝酸銨進(jìn)行作用，結(jié)果表明無機(jī)添加劑可以有效地改善硝酸銨的結(jié)塊性。

2 結(jié)語

綜上所述，硝酸銨吸濕結(jié)塊性的改性方法中，無機(jī)表面改性劑只是在一定程度上對(duì)硝酸銨的吸濕結(jié)塊性有了些許改善，并不能很好的解決問題，而且一定條件下還會(huì)導(dǎo)致吸濕速率顯著增加。因此，現(xiàn)階段對(duì)于用無機(jī)表面改性劑改性硝酸銨的研究較少。有機(jī)疏水物改性和高分子材料改性均能夠在硝酸銨表面均勻地包覆，而且能夠較好的降低硝酸銨的吸濕結(jié)塊性，受到了研究者的青睞，特別是對(duì)于高分子材料改性劑的研究。表面活性劑改性硝酸銨一直是研究者的探索熱點(diǎn)，從目前的成果來看，利用多種表面活性劑的復(fù)合材料改性硝酸銨，能夠達(dá)到較好的改性效果。

然而，不管采用是哪種改性方法，都沒有徹底地解決硝酸銨的吸濕結(jié)塊性問題，還有待進(jìn)一步探索新的改性工藝和新的表面改性劑。

[1]熊言濤.高抗水型硝酸銨的研究[D].南京理工大學(xué),2014.

[2]葉毓鵬.炸藥用原材料化學(xué)與工藝學(xué)[M].兵器工業(yè)出版社,1997.

[3]楊云虎.一種新型硝銨改性劑的研究[J].甘肅冶金,2015(5):54-56.

[4]葉志文，呂春緒．高能乳化炸藥的制備及性質(zhì)[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2007,29(6)：6-8．

[5]劉連生，胡勇輝．水分含量對(duì)改性銨油炸藥性能的影響[J].工程爆破，2012，18(1)：86-90．

[6]殷鵬剛,靳國良，等.硝酸銨表面單分子層自組裝膜的結(jié)構(gòu)表征[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2000,20(5):643-646.

[7]陳天云,呂春緒.表面活性劑和添加劑降低硝酸銨吸濕性研究[J].火炸藥學(xué)報(bào),1998.

[8]葉志文,劉祖亮,等.表面活性劑改善硝酸銨膨化效果的研究[C]//全國第八次工業(yè)表面活性劑技術(shù)經(jīng)濟(jì)與應(yīng)用開發(fā)會(huì)議.1999.

[9]董強(qiáng),蔣若志,等.硝化棉包覆硝酸銨的工藝研究[J].含能材料,1997(hn):114-120.

[10]鄭俊杰,蔡寶虎,等.硝酸銨的表面改性研究[J].爆破器材,2011,40(6):19-22.

[11]溫玲.用于AN的聚氨酯粘結(jié)劑制備及性能研究[D].中北大學(xué),2009.

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[13]胡坤倫,羅寧,等.硝酸銨表面包覆改性的實(shí)驗(yàn)研究[J].爆破器材,2006,35(5):14-17.

[14]李君勵(lì),張惠坤.復(fù)合推進(jìn)劑中使用的改性硝酸銨[J].推進(jìn)技術(shù),1994,15(1):58-64.

[15]蔡敏敏,陳天云,等.無機(jī)鹽添加劑對(duì)硝酸銨晶變及結(jié)塊性的影響[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,24(1):76-79.