炸药爆炸法制备纳米金刚石的方法

专利名称：炸药爆炸法制备纳米金刚石的方法
技术领域：
本发明涉及用炸药爆炸法制备纳米金刚石方法的改进。
富碳炸药(如梯恩梯)在爆炸过程中会产生不能被炸药中的氧氧化成气体产物的固体游离碳。这种游离碳在爆炸产生的高温高压下，会部分转化为金刚石。这种金刚石的基本颗粒尺寸为3-5纳米，因此被称之为纳米金刚石。爆炸是在密闭容器中进行，收集到的固体产物中就包含有纳米金刚石。容器中必须充填起保护和冷却作用的介质，以加速炸药爆轰产物的冷却和保护生成的金刚石不被氧化。这方面第一批公开发表的文章出现在1988年。早期的制备工作中都是用非氧化性气体作为冷却和保护介质(如二氧化碳，氮，爆炸气体产物等)，其中以二氧化碳的结果较好。但是收率也不高，而且操作比较复杂。90年代初人们开始使用液体冷却和保护介质。后来人们发现，在试用过的多种液体介质中，水是最好的。人们开发了将炸药药柱浸在水中进行爆炸的方法(美国专利5,353,708；俄罗斯专利2,042,615；日本公开特许03 271,109)。为了克服水中爆炸时由于水的阻力而使爆轰产物的绝热膨胀减慢，因而使爆轰产物的温度下降也减慢的缺点，有人试用过喷水法(Bogdanov，Inorganic Materials，31(6)，742-744(1955)，俄罗斯专利2,036,835)，另外，也有人开始试用在炸药外面加水套的方法。
以上这些方法，虽已开始使用水作为冷却和保护介质这一优点，但是所用的方法还比较复杂，生产效率也不够高。
本发明的目的就是针对这些缺点，而提出一种爆炸法制备纳米金刚石的方法。
本发明提出了一种爆炸法制备纳米金刚石的方法，其特征在于用塑料薄片或薄膜制成适当体积的桶或袋作为水套，盛满水，将炸药药柱吊在其中央，将带有炸药药柱的盛满水的塑料桶或袋，吊在爆炸容器的中部，将容器密闭后进行爆炸。
本发明炸药药柱与水套壁的距离不小于5厘米。
本发明爆炸可以多次进行，然后再将水取出，分离金刚石。
爆炸后所生成的固体产物与水形成悬浮液，在下一次爆炸所产生的冲击波作用下，不会产生高温，不会对其中包含的金刚石产生不利影响。因而，可以连续多次(几十次甚至上百次)进行相同的爆炸。最后用水将附着在容器壁上的产物冲下，将含有固体产物的水从容器中取出，进行分离纯化。
实验证明，用本发明得到的纳米金刚石的收率高于一般水下连续爆炸法的收率。
本发明所提出的方法的主要技术特点是用水作为炸药爆炸法制备纳米金刚石的冷却和保护介质。由于水的比热大，可以使爆轰产物快速冷却，减少金刚石发生石墨化的可能性，从而提高了金刚石的收率。本发明中水对爆轰产物的绝热膨胀的阻碍较小，因而产物冷却较快，金刚石的收率较高。由于前一次爆炸产生的固体产物与水形成悬浮体，因而，可以连续进行多次爆炸，后面爆炸产生的冲击波不会对前面已生成的金刚石产生不利影响。用这种方法可以在多次爆炸后再收集爆炸产物，从而大大提高了生产效率。
实施例1用一个直径约150毫米高约350毫米的塑料圆桶(或塑料袋)，盛满水。用一个直径40毫米，高150毫米，重量约300克的50％梯恩梯-50％黑索今的注装药柱，上面粘一个直径25毫米，高25毫米的钝感黑索今或钝感泰安压装药柱作为传爆药柱，其上再粘一个木制雷管圈(外径约25毫米，中间有孔，直径与雷管匹配)，将雷管插入其中。将上述炸药药柱，用棉线吊在塑料圆桶(或塑料袋)的中央，使炸药药柱与塑料壁的距离均在5厘米以上。用棉线将所说的塑料桶(或塑料袋)吊住，放到一个容积约为1立方米的爆炸容器中部。关闭容器，接好雷管导线，引爆炸药。5分钟后打开容器盖，再进行下一次相同的操作。共重复30次后，用水冲洗容器壁，将容器中的水以及爆炸产生的残渣取出，用40目的筛网过筛，筛去粗颗粒残渣。然后，将爆炸产生的黑色固体产物在水中的悬浮液进行离心分离后，用氧化性酸进行纯化。共消耗炸药9080克，得到未精制的黑色固体产物1635克。经分离纯化后，得到纳米金刚石粉803克。金刚石收率为8.8％。
权利要求
1.一种爆炸法制备纳米金刚石的方法，其特征在于用塑料薄片或薄膜制成适当体积的桶或袋作为水套，盛满水，将炸药药柱吊在水套中央，使炸药药柱与水套壁的距离均大致相等。将所说的带有炸药药柱的盛满水的塑料桶或袋，吊在爆炸容器的中部，将容器密闭后进行爆炸。
2.如权利要求1所说的方法，其特征在于炸药药柱与水套壁的距离不小于5厘米。
3.如权利要求1所说的方法，其特征在于所说的爆炸可以多次进行，然后再将水取出，分离金刚石。
全文摘要
本发明涉及一种炸药爆炸法制备纳米金刚石方法的改进。本发明用水作为冷却剂和防护剂，将水放在一个由塑料片或塑料薄膜制成的水套中，吊在爆炸容器的中部进行爆炸。可以连续爆炸几十次甚至几百次之后，才收集固体产物进行处理。这样就可以大大提高生产效率。而且由于水套中的水对炸药爆炸产物膨胀的阻力不大，因此有利于提高金刚石的收率。
文档编号B01J3/06GK1400042SQ0112500
公开日2003年3月5日 申请日期2001年7月31日 优先权日2001年7月31日
发明者徐康, 金增寿, 刘维民, 薛群基 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所