CN108383673A - 一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法 - Google Patents

一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，该方法包括以下步骤：(1)将奥克托金在无水乙醇中浸泡清洗然后过滤烘干；(2)将烘干后的奥克托金放入烧杯中，然后加入弹性体高分子溶液进行混合搅拌，得到第一混合液；(3)在所述第一混合液中加入石墨烯溶液进行混合搅拌至溶剂完全挥发，得到剩余固体；(4)将所述剩余固体进行烘干，借助弹性体高分子的粘附力，使得弹性体、石墨烯包覆至奥克托金表面，并且在弹性体高分子固化之后，得到双层包覆的奥克托金。炸药在力的载荷作用下时，弹性体高分子材料可以起到弹性吸能作用，石墨烯可以起到降低摩擦作用，两种降感机制的耦合作用可以起到对奥克托金的深度降感。

Description

一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法
技术领域
本发明涉及军用含能材料加工技术领域，具体涉及一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法
背景技术
军用混合炸药是武器系统爆轰威力的主要能量来源，其性能直接决定了武器的使用效能。毁伤威力是武器系统的重要性能指标，与此同时，高安全性则是武器系统应用的前提。军用炸药作为一种含能材料，其能量释放特性决定了它具有较高的危险性，一旦出现安全事故，则会对己方造成重大损失。而战斗中复杂多变的作战环境，对武器系统的安全性提出了日渐严苛的要求，比如高温热刺激、高低温冲击、大载荷力的冲击等因素。因此，保证炸药足够的毁伤威力的同时，改善炸药的安全性是一项重要的研究内容。
奥克托金(英文简写为HMX)是目前应用广泛的二代炸药，具有爆速高、颗粒密度高等特点。但其单质的安全性能较差，机械感度中摩擦感度和撞击感度都是100％。目前降低奥克托金机械感度的方法主要是包覆法，如包覆石蜡、氟橡胶等，都可以显著降低单质炸药的感度。其降感机制主要分为两种，一是包覆材料的弹性吸能作用，如高分子材料氟橡胶；另外一种是钝感剂的降低摩擦作用，如石墨。
石墨烯具有优异的导热、导电等热物理性能，同时多层石墨烯具有类石墨的结构，层间可以发生滑移，从而可以起到降低摩擦的作用。现有技术中目前尚没有将石墨烯用于奥克托金的降感的应用，也没有一种降感方法可以同时降低奥克托金的摩擦感度和机械感度。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法。该方法采用弹性体高分子、石墨烯双层包覆奥克托金，采用溶剂挥发法，借助分子间自吸附作用，使包覆材料包覆至奥克托金颗粒表面，当炸药在力的载荷作用下时，弹性体高分子材料可以起到弹性吸能作用，石墨烯可以起到降低摩擦作用，两种降感机制的耦合作用可以起到对奥克托金的深度降感。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
本发明提供了一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，该方法包括以下步骤：(1)将奥克托金在无水乙醇中浸泡清洗然后过滤烘干；(2)将烘干后的奥克托金放入烧杯中，然后加入弹性体高分子溶液进行混合搅拌，得到第一混合液；(3)在所述第一混合液中加入石墨烯溶液进行混合搅拌至溶剂完全挥发，得到剩余固体；(4)将所述剩余固体进行烘干，借助弹性体高分子的粘附力，使得弹性体、石墨烯包覆至奥克托金表面，并且在弹性体高分子固化之后，得到弹性体、石墨烯双层包覆的奥克托金。
更进一步的，所述步骤(1)中将奥克托金在无水乙醇中浸泡5～6小时，其中奥克托金与无水乙醇的重量比为(5～10)g:(100～200)ml。
更进一步的，所述步骤(2)中弹性体高分子溶液包括弹性体高分子、增塑剂、固化剂、催化剂以及溶剂。
更进一步的，弹性体高分子为丁羟胶或123树脂中的一种或几种，所述增塑剂为癸二酸二辛酯或多次甲基多苯基异氰酸酯中的一种或几种，所述固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯或硫酸二乙酯中的一种或几种，所述催化剂为二月桂酸-二丁基锡，所述溶剂为乙酸乙酯或石油醚中的一种或几种。
更进一步的，所述弹性体高分子、增塑剂、固化剂、催化剂、溶剂的重量比为(9～18)：(1～9)：(1～3)：(1～2)：(500～1000)。
更进一步的，所述步骤(2)中混合搅拌的时间为15～30min。
更进一步的，所述步骤(3)中所述石墨烯溶液的制备方法为将石墨烯加入到无水乙醇中，然后加入表面活性剂，得到混合液，将所述混合液置于超声装置中超声10～15min即得到石墨烯溶液。
更进一步的，所述石墨烯、无水乙醇和表面活性剂的重量比为(2～4):(500～1000):(0.5～1)。
更进一步的，所述表面活性剂为KH560或KH550中的一种或几种。
本发明中，将石墨烯的混合溶液放入超声装置中进行超声，目的是让石墨烯分散均匀，这也是为了能更好地促进石墨烯和弹性高分子与奥克托金的结合，使双层包覆材料能够均匀稳定的包覆在颗粒表面。在混合弹性高分子材料中添加了增塑剂、固化剂和催化剂，固化剂和催化剂体系用于高分子包覆层的固化，使得弹性体高分子层具有一定的力学强度和稳定性，而增塑剂用于改善高分子的力学性能，增强所构建的高分子包覆层的弹性吸能效应。石墨烯具有优异的导热、导电等热物理性能，同时多层石墨烯具有类石墨的结构，层间可以发生滑移，从而可以起到降低摩擦的作用。而弹性高分子材料具有优异的弹性吸能作用，本发明采用溶剂挥发的方法，借助分子间自吸附作用，将弹性体高分子和石墨烯相结合，使二者包覆在奥克托金表面，当炸药在力的载荷作用下时，弹性体高分子材料可以起到弹性吸能作用，石墨烯可以起到降低摩擦作用，两种降感机制的耦合作用可以起到对奥克托金的深度降感。相比于其他包覆方法，弹性体、石墨烯双层包覆设计可以同时发挥弹性吸能作用和降低摩擦作用，从而做到对奥克托金的深度降感。采用本发明的制备方法制备得到的包覆体包覆降感效果明显，包覆物质量比为2％时，摩擦感度和撞击感度分别由100％、100％降低为28％、24％。并且，本发明所提供的制备方法工艺简单，操作简便，制备周期短；所用的原料成本较低，无需特殊反应容器；并且本发明的制备方法条件温和、易于操作、适合批量化生产。
附图说明
图1为本发明的未包覆的奥克托金的扫描电镜的图片；
图2为本发明采用丁羟胶、石墨烯双层包覆奥克托金样品的扫描电镜图片。
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。
图1为奥克托金的扫描电镜图片。图2为丁羟胶、石墨烯双层包覆奥克托金样品的扫描电镜图片。对比可以看出，包覆前的奥克托金颗粒表面平整光滑，包覆后的奥克托金表面覆盖有一层连续相的包覆层，可以推断粗糙的片层状固体是石墨烯，而连续相的物质为弹性体高分子。
实施例1：
一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，包括以下步骤：(1)奥克托金清洗：称取50g的奥克托金，加入到一定1000ml的无水乙醇中浸泡5h，然后将清洗后的奥克托金过滤烘干；(2).将烘干后的奥克托金加入到烧杯中，然后称量0.9g丁羟胶(HTPB)、0.2g癸二酸二辛酯、0.1g固化剂TDI、0.1g二月桂酸-二丁基锡50g的乙酸乙酯等加入到上述烧杯中一起搅拌混合15min；(3)另称量0.2g的石墨烯，加入到50g无水乙醇中，添加0.1g的表面活性剂KH560，然后置于超声装置中超声10min；(4).将奥克托金的混合液和石墨烯溶液混合，并不断搅拌至溶剂挥发完全，然后置于烘箱中烘干，即可制得弹性体、石墨烯双层包覆奥克托金。
实施例2：
一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，包括以下步骤：(1)奥克托金清洗：称取100g如图1所示的奥克托金，加入到一定1200mL的无水乙醇中浸泡6h，然后将清洗后的奥克托金过滤烘干；(2)将烘干后的奥克托金加入到烧杯中，然后称量50～100g的乙酸乙酯、1.8g丁羟胶(HTPB)、0.2g增塑剂癸二酸二辛酯、0.2g固化剂TDI、0.2g催化剂二月桂酸-二丁基锡等加入到上述烧杯中一起搅拌混合30min；(3)另称量0.3g的石墨烯，加入到100g无水乙醇中，添加0.1g的表面活性剂KH560，然后置于超声装置中超声15min；(4)将奥克托金的混合液和石墨烯溶液混合，并不断搅拌至溶剂挥发完全，然后置于烘箱中烘干，即可制得弹性体、石墨烯双层包覆奥克托金。所得产物形貌和结构通过扫描电镜进行表征，具体结构如图2所示，由图可见，本发明成功制备得到了弹性体、石墨烯双层包覆的奥克托金。
实施例3：
一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，包括以下步骤：(1)奥克托金清洗：称取80g的奥克托金，加入到一定1500mL的无水乙醇中浸泡6h，然后将清洗后的奥克托金过滤烘干；(2)将烘干后的奥克托金加入到烧杯中，然后称量100g的乙酸乙酯、0.9g123树脂、0.2g增塑剂癸二酸二辛酯、0.02g硫酸二乙酯加入到上述烧杯中一起搅拌混合15min；(3)另称量0.2g的石墨烯，加入到50g无水乙醇中，添加0.05g的表面活性剂KH560，然后置于超声装置中超声10min；(4)将奥克托金的混合液和石墨烯溶液混合，并不断搅拌至溶剂挥发完全，然后置于烘箱中烘干，即可制得弹性体、石墨烯双层包覆奥克托金。
实施例4：
一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，包括以下步骤：(1)奥克托金清洗：称取100g的奥克托金，加入到一定2000mL的无水乙醇中浸泡6h，然后将清洗后的奥克托金过滤烘干；(2)将烘干后的奥克托金加入到烧杯中，然后称量100g的乙酸乙酯、1.8g123树脂、0.5g增塑剂癸二酸二辛酯、0.04g硫酸二乙酯等加入到上述烧杯中一起搅拌混合30min；(3)另称量0.4g的石墨烯，加入到100g无水乙醇中，添加0.1g的表面活性剂KH560，然后置于超声装置中超声15min；(4)将奥克托金的混合液和石墨烯溶液混合，并不断搅拌至溶剂挥发完全，然后置于烘箱中烘干，即可制得弹性体、石墨烯双层包覆奥克托金。
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 (9)

1.一种奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将奥克托金在无水乙醇中浸泡清洗然后过滤烘干；(2)将烘干后的奥克托金放入烧杯中，然后加入弹性体高分子溶液进行混合搅拌，得到第一混合液；(3)在所述第一混合液中加入石墨烯溶液进行混合搅拌至溶剂完全挥发，得到剩余固体；(4)将所述剩余固体进行烘干，借助弹性体高分子的粘附力，使得弹性体、石墨烯包覆至奥克托金表面，并且在弹性体高分子固化之后，得到弹性体、石墨烯双层包覆的奥克托金。
2.根据权利要求1所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述步骤(1)中将奥克托金在无水乙醇中浸泡5～6小时，其中奥克托金与无水乙醇的用量比为(5～10)g:(100～200)ml。
3.根据权利要求1所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述步骤(2)中弹性体高分子溶液包括弹性体高分子、增塑剂、固化剂、催化剂以及溶剂。
4.根据权利要求3所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述弹性体高分子为丁羟胶或123树脂中的一种或几种，所述增塑剂为癸二酸二辛酯或多次甲基多苯基异氰酸酯中的一种或几种，所述固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、硫酸二乙酯中的一种或几种，所述催化剂为二月桂酸-二丁基锡，所述溶剂为乙酸乙酯、石油醚中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述弹性体高分子、增塑剂、固化剂、催化剂、溶剂的重量比为(9～18)：(1～9)：(1～3)：(1～2)：(500～1000)。
6.根据权利要求1所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合搅拌的时间为15～30min。
7.根据权利要求1所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述石墨烯溶液的制备方法为将石墨烯加入到无水乙醇中，然后加入表面活性剂，得到混合液，将所述混合液置于超声装置中超声10～15min即得到石墨烯溶液。
8.根据权利要求7所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述石墨烯、无水乙醇和表面活性剂的重量比为(2～4):(500～1000):(0.5～1)。
9.根据权利要求7所述的奥克托金的弹性体、石墨烯双层包覆降感的方法，其特征在于，所述表面活性剂为KH560或KH550中的一种或几种。
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