ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Изобретение относится к области синтеза микрокристаллов азида серебра, в частности для использования в качестве компонента инициирующих взрывчатых веществ в детонаторах, в миниатюрных детонационных цепях и т п.

Задачей данного изобретения является улучшение рабочих характеристик азида серебра устойчивости к термическому, радиационному и фоторазложению порошков азида серебра, а также повышение срока хранения путем полученияb-фазы азида серебра одностадийным способом при пониженных температурах.

Поставленная задача решается получением микрокристаллов азида серебра путем смешивания двумя струями равных объемов растворов нитрата серебра и азида щелочного металла по повы­шенной температуре с последующей кристалли­зацией конечного продукта, при этом в качестве азида щелочного металла используют азид калия, а смешивание исходных растворов ведут путем подачи их в маточный раствор, содержащий нитрат калия с концентрацией 0,1 г-экв/л, азид калия с концентрацией 0,0001 - 0,1 г-экв/л и низкомо­лекулярное неионогенное поверхностноактивное вещество в концентрации 1,5Ч10 ^-4 г-экв/л - 3Ч10 г-экв/л.

Способ изобретения заключается в том, что предложен способ получения кристаллов моноклинной модификации (b-фазы азида серебра). Введение низкомолекулярного неионогенного поверхностноактивного вещества определенной концентрации, уменьшающего поверхностную энергию кристалла, позволяет формировать кристалл с меньшей энергией, создавать условия для формирования менее плотно упакованной крис­таллической решетки моноклинной модификацииb-азида серебра.

При уменьшении концентрации неионогенного низкомолекулярного поверхностноактивного вещества менее 1,5Ч10 ^-4 г-экв/л в полученных образцах наряду сb-фазой азида серебра появ­ляетсяa-фаза. При синтезе азида серебра в растворе с концентрацией поверхностоактивного вещества до 3Ч10 ^-3 г-экв/л образуется порошок однородный по фазовому составу, а дальнейшее увеличение концентрации не технологично. Механизм действия неионогенных ПАВ в случае образования кристалловa-фазы заключается в уменьшении поверхностной энергии при обвола­кивании кристаллов азида серебра на ранней стадии роста и гидрофилизации их поверхности, вследствие чего оказывается возможным формирование менее плотной кристаллической структуры с моноклинной решеткой. Ионогенные ПАВ не обеспечивают достаточного понижения поверхностной энергии зародышей, поэтому формируется кристаллическая структура с более плотной атомной упаковкой, относящаяся к ромбическому классу симметрии. Выбор концентрации нитрата калия 0,1 г-экв/л в маточном растворе связан с заданными величинами концентраций исходных реагентов и служит для поддержания постоянной ионной ма­точного раствора в процессе синтеза Азид калия в качестве азида щелочного металла и компонента маточного раствора в концентрации 0,0001 - 0,1 г-экв/л используют с целью исключения внедрения в кристаллическую решетку ионов щелочного металла (ионный радиус калия превышает ионный радиус натрия) и получения микрокристаллов с увеличенным сроком хранения. Синтез в других условиях приводит либо к коагуляции кристаллов, либо к загрязнению азида серебра продуктами разложения.

Способ осуществляется следующим образом. Приготовленные исходные реагирующие растворы: 0,2 г-экв/л раствор азотнокислого серебра в дистиллированной воде и 0,2002 - 0,4 г-экв/л раствор азида калия в дистиллированной воде заливают в бюретки. Готовят маточный раствор с концентрациейнитрата калия 0,1 г-экв/л, азида калия с кон­центрацией 0,0001 - 0,1 г-экв/л и низкомолеку­лярное неионогенное поверхностноактивное ве­щество с концентрацией 1,5Ч10 ^-4 г-экв/л - 3Ч10 ^-3 г-экв/л. Маточный раствор заливают в реактор и нагревают, одновременно перемешивая, до температуры 45-55 °С. В маточный раствор опускают капилляры, через которые по шлангам от бюреток с постоянной скоростью а диапазоне 5Ч10 ^-4-10 ^-3 г-экв/мин в течение 5-10 минут поступают растворы исходных реагирующих ве­ществ. Исходные реагенты (нитрат серебра и азид калия) вступают в обменную реакцию, в результате которой в реакционном сосуде образуется азид серебра в виде осадка, хорошо растворимый нитрат калия остается в составе маточного раствора. По окончании слива реагирующих растворов осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера с помощью вакуумного водоструйного насоса, промывают дистиллированной водой и высушивают в вакуумном сушильном шкафу. Азид серебра, полученной по этому способу представляет собой белый сыпучий порошок, не меняющий своего цвета и качества при выдерживании в термическом шкафу при темпе­ратуре 150 °С в течение 10 часов, при воздействии радиацииgСо ⁶⁰) в течение суток.

Методом электронно-микроскопического ана­лиза получают фотографии микрокристаллов, по которым проводят их морфологическое описание и дисперсионный анализ. Средний размер полученных микрокристаллов равен 0,7-0,8 мкм и ко­эффициент вариации по размерам составляет 40-50 %. Методом рентгеноспектрального анализа устанавливают принадлежность к кристаллографической группе симметрии. Полученный азид серебра имеет моноклинную модификацию кристаллической решетки, а, следовательно являетсяb-азидом серебра.

Пример 1. Исходный раствор азотнокислого серебра с концентрацией 0,2 г-экв/л приготавливают растворением 0,85 г нитрата серебра в 25 мл дистиллированной воды. Для приготовления ис­ходного раствора азида калия с концентрацией 0,2002 г-экв/л 0,4054 г порошка растворяют в 25 мл дистиллированной воды. Маточный раствор го­товят растворением 1,01 г нитрата калия в 100 мл дистиллированной воды для получения раствора нитрата калия с концентрацией 0,1 г-экв/л, до­бавляют 4 мг азида калия для получения раствора азида калия с концентрацией 0,0001 г-экв/л и 56 мг полиоксиэтиленалкилового эфира (неонол 2В 1317 - 12) для получения раствора неонола с концентрацией 1,5Ч10 ^-4 г-экв/л. Кислотность маточного раствора доводят до рН 5.5 азотной кислотой. Маточный раствор нагревают до темпе­ратуры 45 °С при перемешивании. Реагирующие растворы сливают в маточный раствор в течение 10 минут с постоянной скоростью 5Ч10 ^-4 г-экв/мин. После прекращения подачи реагентов конечный продукт отфильтровывают, промывают и высушивают.

Примеры выполнения способа при других концентрациях компонентов с различными типами и концентрациями низкомолекулярных неионогенных поверхностноактивных веществ сведены в таблицу.

Микрокристаллы азида серебра, полученные предлагаемым способом, имеют значительно большую фото- термическую и радиационную стабильность, что делает порошки более устой­чивыми при хранении.

Азид серебра приготовленный по способу про­тотипа при температуре 150 °С уже через 0,5 часа становится темно-серым, при воздействии радиации 0,6 Мрад/час в течении 1 часа меняет цвет. Изменение цвета при действии тепла и радиации обусловлено выделением дисперсного серебра в результате разложения.

Азид серебра, полученный предлагаемым способом, не меняет своего цвета и качества при выдерживании в термическом шкафу при той же температуре в течение 10 часов, а при воздействии той же дозы радиации в течение суток. Устойчивость к разложению микрокристалловb-азида серебра в ультрафиолетовых и видимых световых лучах в сравнении с прототипом возрастает в 20 раз. Таким образом, предлагаемый способ повышает устойчивость продукта к фото-, термо- и радиационному излучению в 20 раз при сохранении взрывчатых свойств.

Таблица

* Неонол 2В 1317-12, неонол 2В 1317-10 - полиоксиэтиленалкиловые эфиры (полиэтиленгликолевые эфиры жирных спиртов) - низкомолекулярные неионогенные поверхностоактивные вещества.

** ОП-10 - моно- и диалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля - низкомолкулярные неионогенные поверхностноактивные вещества.