CN103396274B - 六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备方法，首先通过结晶溶剂制备六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯饱和溶液；然后通过恒温培养箱蒸发溶剂结晶得到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药。六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药的密度与DNB相比，晶体密度显著提高19.6%，CL-20-DNB共晶炸药的爆速和爆压较DNB分别提高了46.2%和147.5%，表现出良好的爆轰性能；六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药可运用于低感弹药的制备，安全性能高。
Description
技术领域
本发明属于含能材料领域，具体涉及到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药的制备方法，本发明在高能低敏感主装药中具有较好的应用前景。
背景技术
含能材料的爆轰能量、安全性等性能跟材料的组成元素、分子结构等密切相关。由于现有含能材料能量和安全性之间存在严重的矛盾，即能量越高的炸药其感度也可能偏高，制约了其进一步发展和应用。因此，迫切需要解决含能材料能量与安全性之间的矛盾。目前，一直以来，相关研究者主要通过重结晶、高聚物包覆和复合等法对炸药晶体形貌修饰和改性，以达到降低感度，提高安全性，但这些传统改性方法均未改变炸药内部组成和晶体结构，因此改性效果不理想，迫切需要研发一种有效改性途径。共晶，作为一种新的改性技术，通过分子间的识别和自组装，微观结合在同一晶格中，形成具有特定结构和性能的多组分分子晶体。共晶技术可以有效调节炸药组分间性能，并赋予共晶炸药新的性能，为炸药改性提供一条新的更有效途径。
六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)，是一种笼状高能炸药,具有较高密度和能量，在高能装药和提高武器弹药高效毁伤方面具有重要意义。但其感度较高，使其在低感弹药应用方面受到极大限制。间二硝基苯（DNB）具有显著的低感度，低熔点，低成本等特点，在熔铸炸药配方中作为熔铸剂广泛使用。为了降低CL-20感度，通过引入共晶技术，将其与低感度的DNB形成共晶，实现共晶高效降感，提高其安全性，同时提高DNB爆轰能量，拓展它们应用范围。目前，关于CL-20-DNB共晶炸药的制备无公开文献报道。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种一种六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备方法的实施方式，为含能材料改性研究提供新方法。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备方法，包括以下步骤：（1）六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯饱和溶液的制备
将足量六硝基六氮杂异伍兹烷加入到结晶溶剂中，温度为25℃-50℃，溶解，过滤，得到六硝基六氮杂异伍兹烷饱和溶液；将足量间二硝基苯加入到六硝基六氮杂异伍兹烷饱和溶液中溶解，过滤，得到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯混合的饱和溶液；
（2）六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备
将六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯混合的饱和溶液置于烧杯中，然后静置于恒温培养箱中，蒸发溶剂，依次经过晶核的形成，晶粒长大，晶体形成，过滤，干燥，得到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药。
更进一步的技术方案是：步骤（1）所述的结晶溶剂是乙醇、甲醇、甲乙酮、丙酮、乙酸乙酯、苯、乙醚、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃中的一种或几种混合。
更进一步的技术方案是：步骤（2）中所述恒温培养箱的温度为为25-45℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药的密度与DNB相比，晶体密度显著提高19.6%，CL-20-DNB共晶炸药的爆速和爆压较DNB分别提高了46.2%和147.5%，表现出良好的爆轰性能。
附图说明
图1为本发明CL-20-DNB共晶炸药的制备工艺流程图。
图2为本发明CL-20-DNB共晶炸药的分子结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药的制备工艺流程图。CL-20-DNB共晶炸药的制备过程如下：
（1）六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯饱和溶液的制备
将足量六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）加入到结晶溶剂中，升高温度到25℃-50℃，溶解，过滤，得到六硝基六氮杂异伍兹烷饱和溶液；将足量间二硝基苯（DNB）加入到六硝基六氮杂异伍兹烷饱和溶液中溶解，过滤，得到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）饱和溶液；结晶溶剂可以是乙醇、甲醇、甲乙酮、丙酮、乙酸乙酯、苯、乙醚、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃中的任意一种或几种的混合物。
（2）六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药的制备
将六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）饱和溶液置于烧杯中，然后静置于恒温培养箱中，蒸发溶剂，依次经过晶核的形成，晶粒长大，晶体形成，过滤，干燥，得到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药。在恒温培养箱中结晶时的温度保持在25℃-45℃，以便于晶粒的快速形成和长大形成晶体。
图2示出了六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药通过单击衍射分析确认的分子结构。从单晶结果分析可知：该共晶中，CL-20分子与DNB分子以1:1（摩尔比）通过N-O…H氢键和π作用等分子间相互作用形成。共晶分子式为C12H10O16N14,属正交晶系，Pbca空间群，其晶体密度高达1.880g/cm3,较组分DNB（1.575g/cm3）显著提高了19.6%。
表1为本发明六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药的爆轰性能。从表中可看出：CL-20-DNB共晶的爆速和爆压较DNB分别提高了46.2%和147.5%，表现出良好的爆轰性能，故通过六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶方式能够有效调节炸药的爆速、爆压和晶体密度，使共晶炸药的爆轰性能能够达到低感炸药的要求。实现了共晶高效降感，提高了炸药的安全性，同时提高了DNB的爆轰能量，拓展了炸药的低感弹药应用范围。
表1CL-20-DNB共晶及组分样品的爆轰性能
| 样品 | 密度（g/cm3） | 爆速（m/s） | 爆压(MPa) |
| CL-20 | 2.035 | 9385 | 44.9 |
| DNB | 1.571 | 5836 | 14.1 |
| CL-20/DNB共晶 | 1.880 | 8534 | 34.9 |
下面详述本发明六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯（CL-20-DNB）共晶炸药制备的具体实施例。
实施例1
在室温下，将80ml乙醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于30℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。
实施例2
在室温下，将100ml甲醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，将温度升高到35℃，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于30℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体。干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。
实施例3
在室温下，将40ml乙酸乙酯加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于25℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。
实施例4
在室温下，将80ml四氢呋喃加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于35℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。
实施例5
在室温下，将75ml异丙醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，将温度升高到35℃，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于30℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体。干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。实施例6
在室温下，将100ml叔丁醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，将温度升高到40℃，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于40℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体。干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。
实施例7
在室温下，将60ml甲乙酮和甲醇（体积比1：1）混合溶剂加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，将温度升高到50℃，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于45℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。
实施例8
在室温下，将80ml异丙醇和乙醇（体积比1：1）混合溶剂加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量CL-20，将温度升高到45℃，溶解，过滤，得到CL-20的饱和溶液。然后加入足量DNB，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为CL-20-DNB饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于35℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体。干燥得到CL-20-DNB共晶炸药。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (2)
1.一种六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯饱和溶液的制备
将足量六硝基六氮杂异伍兹烷加入到结晶溶剂中，温度为25℃-50℃，溶解，过滤，得到六硝基六氮杂异伍兹烷饱和溶液；将足量间二硝基苯加入到六硝基六氮杂异伍兹烷饱和溶液中溶解，过滤，得到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯混合的饱和溶液；所述结晶溶剂是乙醇、甲醇、甲乙酮、丙酮、乙酸乙酯、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃中的一种或几种的混合物；
(2)六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备
将六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯混合的饱和溶液置于烧杯中，然后静置于恒温培养箱中，蒸发溶剂，依次经过晶核的形成，晶粒长大，晶体形成，过滤，干燥，得到六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药。
2.根据权利要求1所述的六硝基六氮杂异伍兹烷与间二硝基苯共晶炸药的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述恒温培养箱的温度为25℃-45℃。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103396274A (zh) | 2013-11-20 |
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