CN104649851A - 基于含能管填充cl-20复合炸药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于含能管填充CL-20复合炸药及其制备方法，所述的方法包括以下步骤：CL-20溶液的配制：将CL-20溶解于溶剂中，分别配制成浓度为0.01～0.02g/mL的低浓度CL-20溶液和浓度为0.04～0.08g/mL的高浓度CL-20溶液，所述的溶剂为能溶解CL-20但不溶解含能管晶体；将含能管晶体加入到低浓度CL-20溶液中，充分搅拌，利用溶剂挥发法除去溶剂使CL-20在含能管内结晶，析出少量晶体，然后使用乙醇洗脱管外壁的少量CL-20，得到含CL-20晶种的含能管；将含CL-20晶种的含能管加入到高浓度CL-20溶液中，充分搅拌，通过缓慢挥发溶剂使CL-20在含能管内原位结晶生长，得到密实填充的复合炸药。本发明方法可以得到一种新型的低感高能复合含能材料。

Description

基于含能管填充CL-20复合炸药及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种炸药性能改善方法，具体涉及一种基于含能管填充CL-20复合炸药及其制备方法。
背景技术
高能量密度、低感度是现代含能材料追求的目标，但炸药的能量与安全性存在固有矛盾，能量越高，其感度越高，安全性越差，致使目前的炸药难以同时满足这两项要求。要制备同时满足要求的低感高能新型单质炸药，在短时间内难以取得重大突破，因此，改善现有炸药性能成为目前获得钝感高能炸药的主要研究内容和手段。将高能炸药钝化是研究的热点方向之一，使用的方法有晶体品质控制、微观结构控制、组分调试(炸药包覆、粘结剂包覆、无机骨架填充、溶胶-凝胶表面包覆)，这些方法在一定程度上协调了能量与安全性的矛盾，但仍需探索新的方法和手段实现高能炸药高效率降感，并同时保持高能量。
CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)作为现有能量最高的单质炸药之一，在武器装备中有广泛的应用前景，但较高的感度限制了其进一步应用。采用低感或钝感炸药包覆高能炸药CL-20的方法虽然能在一定程度上降低感度并保持能量，但由于炸药为脆性材料，包覆层与被包覆炸药的界面作用力小，难以达到较好的包覆效果。如果能采用具有完整晶体结构的管状低感炸药来装填高能炸药，则不仅能有效的降低高能炸药的感度还能最大程度的减少能量损失，得到综合性能优异的复合含能材料，既为含能材料的降感技术提供新的思路，又能满足武器对含能材料的能量和安全性的需求。该特殊的管状装填炸药，对钝感高能炸药的研制有重要的意义，在火炸药领域有广阔的应用前景。
本发明正是瞄准了对炸药能量和感度两者之间的协调，利用晶种诱导原位生长技术，实现CL-20在含能管内外的差异性结晶，从而将高能炸药CL-20填充在低感或钝感的空心管状炸药晶体中。利用低感含能管晶体的完整性和稳定性，在降低CL-20感度的同时又尽量较少能量的损失，从而实现对炸药能量及感度的调控，得到具有较低感度的高能复合含能材料。本发明方法可根据含能管晶体的管径及高能炸药填充量来调节能量与感度的关系，获得最佳的降低感度效果并保持有较高的能量，为高能低感炸药的制备提供一种可行的思路。
发明内容
本发明的目的是通过将高能炸药CL-20填充在低感或钝感的含能管晶体中，从而获得一种制备低感高能复合炸药及其制备方法。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种基于含能管填充CL-20复合炸药的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：CL-20溶液的配制：将CL-20溶解于溶剂中，分别配制成浓度为0.01～0.02g/mL的低浓度CL-20溶液和浓度为0.04～0.08g/mL的高浓度CL-20溶液，所述的溶剂为能溶解CL-20但不溶解含能管晶体；
步骤二：将含能管晶体加入到低浓度CL-20溶液中，充分搅拌，利用溶剂挥发法除去溶剂使CL-20在含能管内结晶，析出少量晶体，然后使用乙醇洗脱管外壁的少量CL-20，得到含CL-20晶种的含能管；
步骤三：将含CL-20晶种的含能管加入到高浓度CL-20溶液中，充分搅拌，利用晶种的诱导作用，通过缓慢挥发溶剂使CL-20在含能管内原位结晶生长，得到密实填充的复合炸药。
所述的含能管为LLM-105(2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物)在溶剂体系中重结晶或升华法结晶得到的具有空心管状的炸药晶体。
所述的溶剂体系为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸、1-丁基-3甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种。
所述的含能管的管径为1μm—100μm。
所述的溶剂为丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、乙腈中的一种或几种。
一种基于含能管填充CL-20复合炸药，采用所述的方法制备而成。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明的方法可以通过将低感炸药制备成具有空心的管状晶体，将CL-20通过溶剂重结晶填充在含能管状晶体中，利用管状晶体结构的完整性及稳定性，在受外界机械撞击时保护管内的CL-20炸药晶体，不仅能够降低感度还能尽量减少能量的损失，从而得到具有高能低感的复合含能材料。
通过本发明方法可以得到一种新型的低感高能复合含能材料，满足武器对炸药的能量及安全性的需求，为高能炸药的降感提供新的思路。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程示意图。
图2a、图2b为采用实例1中的方法制备的管状LLM-105晶体的SEM示意图；
图2c、图2d为采用实例1中的方法制备的填充CL-20后的复合炸药SEM示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1
(1)取0.1g的LLM-105晶体室温下溶解在10ml的1-丁基-3-甲基咪唑乙酸中，加入30ml的去离子水，搅拌1h后，过滤、洗涤、干燥，得到空心管状的LLM-105晶体，见图2a、图2b。
(2)室温下将0.1g的CL-20晶体完全溶解在5ml的丙酮中，将步骤1中的LLM-105管状晶体加入CL-20溶液中，搅拌充分浸润。
(3)将步骤(2)的溶液放置在通风橱中缓慢挥发除去丙酮溶剂，使用乙醇洗涤3～5次，除去管外的CL-20晶体，得到含CL-20晶种的LLM-105含能管。
(4)室温下将0.4g的CL-20晶体完全溶解在5ml的丙酮溶液中，加入步骤(3)中的含晶种含能管，搅拌使溶液与含能管充分浸润，在通风厨内缓慢挥发溶剂，得到填充CL-20的复合炸药，见图2c、图2d。分别对CL-20原料及填充后的复合炸药进行撞击感度表征，结果是CL-20原料的特性落高值H50为35cm，而填充后的CL-20/LLM-105复合炸药的特性落高值H50提升到44cm，说明填充后的复合炸药具有更低的撞击感度。
实施例2
方法同实例1，不同的是步骤(1)中使用升华法将LLM-105晶体在热台上加热升华，在玻璃基底上冷却沉积，得到含能管LLM-105晶体。
实施例3
方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用乙酸乙酯来溶解CL-20晶体。
实施例4
方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用四氢呋喃来溶解CL-20晶体。
实施例5
方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用乙酸丁酯来溶剂解CL-20晶体。
实施例6
方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用乙腈来溶剂解CL-20晶体。
实施例7
方法同实施例1，不同的是步骤(2)中将0.05g的CL-20晶体完全溶解在5ml的丙酮中，步骤(4)中将0.2g的CL-20晶体完全溶解在5ml的丙酮中。
附图1直观的显示了本发明的主体构思。通过将少量高能炸药CL-20作为晶种填充在低感含能管LLM-105晶体中，然后利用晶种诱导原位生长的方法实现CL-20在含能管内外的差异性结晶，获得密实填充CL-20的低感高能复合炸药，提供了一种降低CL-20感度、制备低感高能复合含能材料的方法。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，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。

Claims (6)

1.一种基于含能管填充CL-20复合炸药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：CL-20溶液的配制：将CL-20溶解于溶剂中，分别配制成浓度为0.01～0.02g/mL的低浓度CL-20溶液和浓度为0.04～0.08g/mL的高浓度CL-20溶液，所述的溶剂为能溶解CL-20但不溶解含能管晶体；
步骤二：将含能管晶体加入到低浓度CL-20溶液中，充分搅拌，利用溶剂挥发法除去溶剂使CL-20在含能管内结晶，析出少量晶体，然后使用乙醇洗脱管外壁的少量CL-20，得到含CL-20晶种的含能管；
步骤三：将含CL-20晶种的含能管加入到高浓度CL-20溶液中，充分搅拌，通过缓慢挥发溶剂使CL-20在含能管内原位结晶生长，得到密实填充的复合炸药。
2.根据权利要求1所述的基于含能管填充CL-20复合炸药的制备方法，其特征在于所述的含能管为LLM-105在溶剂体系中重结晶或升华法结晶得到的具有空心管状的炸药晶体。
3.根据权利要求2所述的基于含能管填充CL-20复合炸药的制备方法，其特征在于所述的溶剂体系为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸、1-丁基-3甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种。
4.根据权利要求2所述的基于含能管填充CL-20复合炸药的制备方法，其特征在于所述的含能管的管径为1μm～100μm。
5.根据权利要求1或2所述的基于含能管填充CL-20复合炸药的制备方法，其特征在于所述的溶剂为丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、乙腈中的一种或几种。
6.一种基于含能管填充CL-20复合炸药，其特征在于采用权利要求1-5任一项所述的方法制备而成。
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