基于膜分離的HMX 綠色結晶制備與表征

王 騰，周 鑫，郝世龍，張樹海，茍瑞君，李洪珍

（1. 中國工程物理研究院化工材料研究所， 四川 綿陽 621999； 2. 中北大學環境與安全工程學院， 山西 太原 030051）

0 引 言

炸藥晶體的結構形態決定著炸藥的安全、爆轟與貯存等性能，改進和調控炸藥晶體結構形態、提升炸藥性能已成為含能材料發展的重要方向［1-2］。奧克托今（1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮雜環辛烷，HMX）作為目前綜合性能最優的單質炸藥，被廣泛應用于復合推進劑和高能混合炸藥中［3-4］。HMX 晶體結構形態的調控、優化，常用蒸發結晶、冷卻結晶、溶析結晶等方法。Tao Jun 等［5］采用緩慢蒸發法在丙酮溶液中制備出表面光滑的HMX 單晶，改變的晶體形態有效降低了HMX 的沖擊波感度；Kroeber 等［6］通過冷卻結晶在碳酸丙烯酯溶液中加入少量水控制成核速率，得到密度較高、感度較低的高質量HMX 晶體；Dong Woo Kim 等［7］在DMSO/乙醇作為溶劑/反溶劑體系中加入聚合物黏結劑，得到純度高于99%的亞微米級β-HMX晶體。周鑫等［8］在DMSO/乙醇作為溶劑/反溶劑體系中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）高分子化合物，制備得到機械感度遠低于已報道γ-HMX 的花球狀HMX 晶體。然而，這些結晶方法難以精確調控過飽和度，保持其均一性，面臨結晶形貌一致性差［9-11］、耗能大、溶劑回收利用率低等問題，難以實現綠色可持續生產［12-13］。

膜結晶（MCr）是利用高分子膜對液相組分的選擇滲透性來實現組分分離與結晶耦合的新興技術［14］。目前，MCr 技術主要有4 種［15］：（1）反滲透（RO）：通過壓力驅動溶劑從高飽和區向低飽和區傳遞，濃縮溶質而實現結晶；（2）膜蒸餾：以膜兩側溫度差作為傳質推動力，溶劑在高溫側蒸發，蒸氣通過膜的疏水孔道并在低溫側冷凝實現結晶；……