制备含能材料微胶囊分析！

含能材料一般是指火药、炸药以及一些同时含氧和可燃 成分的物质，有时也将某些氧化剂和可燃物的混合物或其组 分称为含能材料。高新技术的发展及准备打一场高技术 条件下的局部战争，作战部队相应的对含能材料的能效提出 了更高的要求。将含能材料微胶囊化，一方面可以保持由于 其超细化而增加的表面活性、提高其安定性，另一方面还能 提高其分散性、钝感性以及具有适应特殊环境的特性等。利 用超临界流体( Supercritical Fluids，SCF) 技术制备含能材料 微胶囊，具有产品纯度高、颗粒形状均一、粒度分布窄，以及操作工艺简单、实验温度较低和污染性小的优点。但目前仍 处于起步阶段。鉴于此，对近年来采用超临界技术制备含能 材料微胶囊的进展情况进行概述，以期为其应用提供一定的 参考价值。

1 微胶囊

微胶囊是指利用聚合物壳材料将某些物质包裹成半透 性或密封的微型容器，其直径一般为 1 ～ 1 000 μm。包裹用的皮膜称为壁材，被包的物质称为芯材。而微胶囊化过 程是用壁材在芯材外层形成一层连续且薄薄的较理想的微 胶囊结构的过程。对物质微胶囊化能够获得以下效果，如: ① 优化被包覆 物的物理性质; ② 增强被包覆物的稳定性; ③ 提高被包覆物 的反应活性、压敏性、热敏性和光敏性，延长挥发性物质的贮 存时间; ④ 实现物质具有绿色设计性能的工艺过程; ⑤ 使物 质具有某种特殊功能; ⑥ 屏蔽气味; ⑦ 降低物质毒性; ⑧ 将 不相容的化合物隔离等。人们特别希望微胶囊化后的含能材料具有下述特征: ① 不敏感性; ② 与一般粘结系统的良好相容性; ③ 能抵抗 外界环境的影响，如抵抗湿度和辐射作用。

2 超临界流体技术

超临界流体是指温度处于其临界温度以上、且压力处于 临界压力以上的流体。一些常用物质的临界温度和临界压 力如表 1 所示。

由表 1 可以看出: 二氧化碳和氮气的临界温度和临界压 力均较低，且无毒、不可燃、廉价易得。它们能出色地替代许 多有害、有毒、易挥发的有机溶剂，而且从环境之中来，使用 后又到环境中去，无任何副产物和污染。其中，二氧化碳是 超临界流体研究中应用最多的体系，而氮气也将会有很好的 发展前景。利用超临界流体这些特殊的物理性能，可对物质进行加 工而不会引起溶剂污染; 而超临界流体的工艺条件通常是温 和的，从而为加工敏感的含能材料提供了便利; 此外，通过控 制调整工艺条件，也可相对简单地控制含能材料的粒度及粒 度分布，等等。而以上是传统制备微胶囊的方法所无法企 及的。

3 超临界流体技术制备含能材料微胶囊

在制备含能材料微胶囊方面，超临界流体技术主要包括 超临界快速膨胀技术( Ｒapid Expansion of Supercritical fluid Solution，ＲESS) 、超 临 界 抗 溶 剂 技 术 ( Supercritical Anti-Solvent，SAS) 和气体饱和溶液微粒形成技术( Particles from GasSaturated Solutions，PGSS) 等。Krukonis第一次提出了 ＲESS 方法。ＲESS 法的原理为: 利用超临界流体对温度、压力变 化敏感，从而显著改变其溶解能力的特性，将溶质溶解于处 于某一温度和压力的超临界流体中，然后在极短的时间( 约 10 － 8 ～ 10 － 5 s) 内通过一个特定的喷嘴减压膨胀，使得溶液瞬 间达到高度过饱和而使溶质形成大量的晶核析出，并在较短 的时间内完成其生长，最后形成粒度分布均匀的超细微粒 ( 亚微米以至纳米级) ，同时在其他微粒表面形成包覆。张树海等以硬脂酸为包覆剂，二甲基亚砜( DMSO) 为 共溶剂对硝铵炸药进行了包覆( 即制备了硝铵炸药微胶囊) 。 结果发现: 与其原料相比，包覆物的撞击感度降低幅度较大; 通过显微镜发现，当包覆剂的含量超过 1． 0% 时，被包覆物表 面大都能被硬脂酸所覆盖; 经 SEM 图可以看到，ＲDX 颗粒表 面有较均匀的硬脂。

4 结论

目前，SC-CO2 制备含能微胶囊技术存在的主要问题为: ① 该技术属于多学科交叉的新领域，这既需要掌握固体物 质的、形态学、材料学、有关的分析测试技术，又要有有关超 临界流体的热力学性质，流体力学、结晶学的基础知识等。 其理论的研究尚处于起始阶段，有待进一步研究和完善; ② 由于含能材料超细化的特殊性能和功用，也将使此项技术发 挥更大的作用; ③ SC-CO2技术涉及高压设备，其对操作人员 的要求较高，因此产生的成本也较高