CN106905089B - 均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备方法，包括以下步骤：步骤一、TNB与唑类共结晶溶液的制备；步骤二、TNB/唑类共晶炸药的制备，将所述TNB和唑类炸药共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.2‑0.6Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到TNB/唑类共晶炸药。本发明还公开了TNB与MDNT共晶炸药。本发明制备的TNB与MDNT共晶炸药具有较低熔点，同时具有较高能量密度，可作为新型的熔铸液相载体，在熔铸弹药领域具有较好的应用前景。本发明的制备方法工艺流程简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及含能材料技术领域，具体涉及均三硝基苯(TNB)与唑类炸药共晶炸药及其制备方法。
背景技术
当今，大部分的武器弹药均采用熔铸装药，铸装的关键原材料之一是低熔点炸药。低熔点炸药作为装药的液相载体，其性能的优劣直接决定弹药性能。因此，新型的低熔点炸药成为当前国内外研究的热点之一。但是人们主要通过传统合成的方法来寻求低熔点炸药，虽然投入大量的人力财力，目前尚未取得重大突破，即使得到一些新型的低熔点炸药，但受应用的苛刻条件限制，也无法在实际当中应用。
近年来，共晶炸药在含能材料中的研究与发展，表明共晶技术是一种有效构筑新型炸药的方法，同时能够调节炸药的理化、安全和爆轰等性能。鉴于共晶的优越性，有望通过共晶方式实现低熔点炸药的合成。TNB具有较高的能量密度，但其熔点偏高，制约了其作为熔铸载体的应用。唑类炸药如MDNT、MDNI和DNI，分子中氮含量高，熔点偏低，同样制约其应用。借助共晶技术，使TNB与唑类炸药分子通过分子间非共价键作用，从分子水平微观结合，从而形成共晶结构炸药，有望获得新型的低熔点炸药，从而为新型低熔点含能材料的制备提供一种新途径。目前，关于TNB/MDNT、TNB/MDNI和TNB/DNI共晶炸药的制备尚无公开文献报道。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备方法，为新型低熔点含能材料的合成提供一种新策略。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、TNB与唑类共结晶溶液的制备
将TNB和唑类炸药加入到结晶溶剂中，升高温度至25℃-50℃，溶解，过滤，得到共结晶溶液；
步骤二、均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备
将所述TNB和唑类炸药共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.2-0.6Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药。
更进一步的方案是：步骤一中所述唑类炸药分子是1-甲基-3，5-二硝基-1,2,4-三唑(MDNT)、1-甲基-2，4-二硝基咪唑(MDNI)或1,4-二硝基咪唑(DNI)中的一种。
更进一步的方案是：步骤一中所述结晶溶剂是丙酮、乙腈、甲醇中的一种或几种混合而成。
本发明中，TNB和唑类炸药的用量比是摩尔比1：1。
本发明的另一个目的在于提供一种均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药。
均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药，所述TNB与唑类共晶炸药是根据上述均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备方法制备而成。
更进一步的方案是：所述均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药包括TNB与MDNT共晶炸药、TNB与MDNI共晶炸药和TNB与DNI共晶炸药三种；
TNB与MDNT共晶炸药由TNB分子和MDNT分子按摩尔比1:1通过分子间π-π堆积结合形成。
TNB与MDNI共晶炸药由TNB分子和MDNI分子按摩尔比1:1通过分子间π-π堆积结合形成。
TNB与DNI共晶炸药由TNB分子和DNI分子按摩尔比1:1通过分子间π-π堆积结合形成。
更进一步的方案是：
所述的TNB与MDNT共晶炸药属于正交晶系，P212121空间群；TNB与MDNI共晶炸药属于正交晶系，Pna21空间群；TNB与DNI共晶炸药属于正交晶系，P212121空间群。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果之一是：本发明制备的TNB/MDNI、TNB/MDNI和TNB/MDNI共晶具有较低熔点，同时具有较高能量密度，，可作为新型的熔铸液相载体，在熔铸弹药领域具有较好的应用前景。本发明的制备方法工艺流程简单，操作方便，适宜放大制备，为新型低熔点含能材料的合成提供一种有效方法。
附图说明
图1为本发明一个实施例TNB与唑类炸药共晶的制备工艺流程图。
图2为本发明一个实施例中TNB/MDNT共晶炸药的晶体结构
图3为本发明一个实施例中TNB/MDNI共晶炸药的晶体结构。
图4为本发明一个实施例中TNB/DNI共晶炸药的晶体结构。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，图1示出了本实施例TNB与唑类炸药共晶的制备工艺流程图。本实施例TNB/唑类炸药共晶的制备过程如下：
均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、TNB与唑类共结晶溶液的制备
将TNB和唑类炸药加入到结晶溶剂中，升高温度至25℃-50℃，溶解，过滤，得到共结晶溶液；
步骤二、均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备
将所述TNB和唑类炸药共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.2-0.6Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药。
具体的，下面详述本发明TNB/唑类炸药共晶炸药的制备方法的具体实施方式。
实施例1
在25℃下，将50ml丙酮加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入0.213g TNB和0.173gMDNT，当TNB和MDNT完全溶解，过滤，得到共结晶溶液。将共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.2Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到TNB/MDNT共晶炸药。
实施例2
在30℃下，将40ml乙腈加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入0.213g TNB和0.172gMDNI，当TNB和MDNI完全溶解，过滤，得到共结晶溶液。将共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.30Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到TNB/MDNI共晶炸药。
实施例3
在35℃下，将55ml甲醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入0.213g TNB和0.158gDNI，当TNB和DNI完全溶解，过滤，得到共结晶溶液。将共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.35Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到TNB/DNI共晶炸药。
实施例4
在40℃下，将40ml甲醇和乙腈混合液(体积比：1：1)加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入0.213g TNB和0.173g MDNT，当TNB和MDNT完全溶解，过滤，得到共结晶溶液。将共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.45Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到TNB/MDNT共晶炸药。
实施例5
在30℃下，将30ml丙酮和甲醇混合液(体积比：1：1)加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入0.213g TNB和0.172g MDNI，当TNB和MDNI完全溶解，过滤，得到共结晶溶液。将共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.50Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到TNB/MDNI共晶炸药。
实施例5
在50℃下，将50ml乙腈和甲醇混合液(体积比：1：1)加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入0.213g TNB和0.158g DNI，当TNB和DNI完全溶解，过滤，得到共结晶溶液。将共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.6Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到TNB/DNI共晶炸药。
如图2、图3和图4所示，根据本发明的另一个实施例，本实施例公开了上述实施例TNB与唑类炸药共晶的制备方法制备而成的TNB/MDNT、TNB/MDNI和TNB/DNI共晶炸药。图2示出了本发明TNB/MDNT共晶炸药的晶体结构图。由图2可知，本实施例TNB/MDNT共晶炸药由TNB分子和MTNT分子按1:1(摩尔比)通过分子间π-π结合形成，TNB与MDNT共晶炸药属于正交晶系，P212121空间群,其晶体密度高达1.772g/cm3,均高于组分TNB和DNMT，共晶熔点为90℃，均低于组分TNB(123℃)和DNMT(98℃)表明共晶具有较高的能量密度和较低熔点。
图3示出了本发明TNB/MDNI共晶炸药的晶体结构图。由图2可知，本实施例TNB/MDNI共晶炸药由TNB分子和MDNI分子按1:1(摩尔比)通过分子间π-π结合形成，属于正交晶系，Pna21空间群,其晶体密度高达1.749g/cm3,相对于组分TNB(1.69g/cm3)提高了3.5％，共晶熔点134℃，介于组分TNB(123℃)和MDNI(143℃)之间，表明共晶具有较高的能量密度。
图4示出了本发明TNB/DNI共晶炸药的晶体结构图。由图3可知，本实施例TNB/DNI共晶炸药由TNB分子和DNI分子按1:1(摩尔比)通过分子间π-π结合形成，属于正交晶系，P212121空间群,其晶体密度高达1.776g/cm3,相对于组分TNB(1.69g/cm3)提高了5.1％，共晶熔点88℃，均低于组分TNB(123℃)和DNI(93℃)，表明该共晶具有较高的能量密度的同时拥有较低熔点。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照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 (5)
1.均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、TNB与唑类共结晶溶液的制备
将TNB和唑类炸药加入到结晶溶剂中，升高温度至25℃-50℃，溶解，过滤，得到共结晶溶液；
步骤二、均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备
将所述TNB和唑类炸药共结晶溶液置于喷射罐体，然后调节喷射压力至0.2-0.6Mpa，开启阀门，共结晶溶液在高压气流作用下，通过喷嘴喷射到收集罐中，与搅拌的非溶剂水接触，快速析出晶体，过滤，干燥，得到均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药；
步骤一中所述唑类炸药是1-甲基-3，5-二硝基-1,2,4-三唑、1-甲基-2，4-二硝基咪唑或1,4-二硝基咪唑中的一种。
2.根据权利要求1所述均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药的制备方法，其特征在于：步骤一中所述结晶溶剂是丙酮、乙腈、甲醇中的一种或几种混合而成。
3.一种均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药，其特征在于：所述TNB与唑类共晶炸药是由权利要求1或2所述的制备方法制备而成的。
4.根据权利要求3所述均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药，其特征在于：所述均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药包括TNB与MDNT共晶炸药、TNB与MDNI共晶炸药和TNB与DNI共晶炸药三种；
TNB与MDNT共晶炸药由TNB分子和MDNT分子按摩尔比1:1通过分子间π-π堆积结合形成；
TNB与MDNI共晶炸药由TNB分子和MDNI分子按摩尔比1:1通过分子间π-π堆积结合形成；
TNB与DNI共晶炸药由TNB分子和DNI分子按摩尔比1:1通过分子间π-π堆积结合形成。
5.根据权利要求4所述均三硝基苯与唑类炸药的共晶炸药，其特征在于：所述的TNB与MDNT共晶炸药属于正交晶系，P212121空间群；TNB与MDNI共晶炸药属于正交晶系，Pna21空间群；TNB与DNI共晶炸药属于正交晶系，P212121空间群。
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