CN111056885B - 一种daf与dnp共晶炸药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种DAF与DNP共晶炸药及其制备方法,具体涉及3,4‑二氨基呋咱(DAF)与3,4‑二硝基吡唑(DNP)共晶炸药及其制备方法,属于含能材料领域。本发明以DAF与DNP为原料,采用溶剂挥发法制备了DAF/DNP共晶炸药。本发明制备的DAF/DNP共晶炸药与DAF相比,熔点大大降,更加适宜作为熔铸基体炸药;晶体密度显著提高(6.1%);爆速提高了9.7%,表现出良好的爆轰性能。本发明的制备条件温和、工艺简单、便于操作。该共晶炸药是一种新型的高能低感熔铸基体炸药,有较好的应用前景。

Description

一种DAF与DNP共晶炸药及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种3,4-二氨基呋咱(DAF)与3,4-二硝基吡唑(DNP)共晶炸药及其制备方法,属于含能材料技术领域。
背景技术
目前的熔铸基体炸药都存在着固有的缺陷,如2,4,6-三硝基甲苯(TNT)装药密度低、爆轰性能不理想、长储时易渗油;2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)爆轰性能差;3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)熔点太高,且制备熔铸药时易挥发;1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)成本太高难以量产;1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI)合成路线繁琐,成本居高不下。传统的熔铸基体炸药已经不能适应现代武器对含能材料性能的需求。因此,新型熔铸基体炸药制备研究刻不容缓。
共晶技术是一种近年来发展起来的一种新技术,已经广泛应用于含能材料领域,可以从分子层面上本质的、有效的改善含能材料的熔点、感度、热安定性、溶解性及吸湿性等性能。3,4-二氨基呋咱(DAF)作为具有潜在应用价值的熔铸基体炸药,密度较低(1.61g/cm3),含氧量低(OB%=80%,TNT OB%=74%),熔点较高(180℃),综合性能较差。3,4-二硝基吡唑(DNP)是性能优异的氮杂环类化合物,具有优异的性能,密度较高(1.81g/cm3),含氧量高(OB%=35%),熔点较低(85-86℃),爆速较高(8100m/s)。利用共晶原理,将DAF与DNP结合,赋予优良的性能。目前,关于有关DAF与DNP的共晶炸药及其制备方法暂无公开文献资料报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种DAF与DNP共晶炸药及其制备方法,该共晶炸药晶体密度显著提高(6.1%);爆速提高了9.7%,表现出良好的爆轰性能。
为解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案实现。
一种DAF与DNP共晶炸药,该共晶炸药中DAF分子、DNP分子、H2O分子的摩尔比为1:1:1。共晶的分子式为C5H8N8O6,属于正交晶系,P212121空间群,其晶体密度高达1.709g/cm3
一种DAF与DNP共晶炸药的制备方法,具体步骤如下:
步骤一、DAF与DNP饱和溶液的制备
在温度为20-50℃下,将足量的DAF溶于溶剂中,溶解、过滤得到DAF饱和溶液;再将足量的DNP加入到DAF饱和溶液中溶解、过滤得到DAF与DNP饱和溶液;
步骤二、DAF与DNP共晶炸药的制备
将步骤一制得的DAF与DNP饱和溶液转移到容器中,然后将该容器静置于恒温箱中,在20-50℃温度下缓慢挥发溶剂,慢慢有晶体形成,经过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
步骤一中所述溶剂为工业品乙醇(含水)、工业品异丙醇(含水)、工业品乙腈(含水)中的一种或几种混合而成。
有益效果
1、本发明制备的DAF/DNP共晶炸药与DAF相比,DSC融化峰大大降低(由179℃降至86℃),更加适宜作为熔铸基体炸药。
2、本发明制备的DAF/DNP共晶炸药与DAF相比,晶体密度显著提高
(6.1%);爆速提高了9.7%,表现出良好的爆轰性能。
3、本发明的制备条件温和、工艺简单、便于操作。
附图说明
图1为本发明DAF/DNP共晶炸药的制备流程图。
图2为DAF/DNP共晶炸药通过单晶衍射(SXRD)确认的分子结构图
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晰明白,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于解释本发明,并不用于限定本发明。
图1表示出了本发明六3,4-二氨基呋咱与3,4-二硝基吡唑(DAF/DNP)共晶炸药的制备流程图。DAF/DNP共晶炸药的制备过程如下:
(1)DAF与DNP溶液的制备
将足量的的DAF溶于溶于溶剂中,在温度为20-50℃下溶解、过滤得到DAF饱和溶液;将足量的DNP加入到DAF饱和溶液中溶解、过滤得到DAF与DNP饱和溶液。
(2)DAF与DNP共晶炸药的制备
将DAF/DNP溶液转移到烧杯中,然后将该烧杯静置于恒温箱中,在一定温度下缓慢挥出溶剂,经过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
图2表示DAF/DNP共晶炸药通过单晶衍射(SXRD)确认的分子结构图。从SXRD分析结果可知:该共晶炸药中DAF分子、DNP分子、H2O分子的摩尔比为1:1:1。共晶的分子式为C5H8N8O6,属于正交晶系,P212121空间群,其晶体密度高达1.709g/cm3,较DAF显著提高了(6.1%)。
表1为本发明DAF/DNP共晶炸药的爆炸性能。从表中可以看出DAF/DNP共晶炸药的爆速较DAF分别提高了9.7%,表现出良好的爆轰性能。从表1也可看出通过共晶的方式能够有效的调节炸药的物化性能。
表2为为本发明DAF/DNP共晶炸药的DSC融化峰温(升温速率为10
k/min)。由表2可知,高熔点的DAF与低熔点的DNP通过分子间作用力形成共晶,显著降低纯组分DAF熔点。
表1 DAF/DNP共晶炸药及组分样品的爆炸性能
Figure GDA0002412394920000031
表2 DAF/DNP共晶炸药及组分样品的DSC融化峰温
Figure GDA0002412394920000032
下面详述本发明DAF/DNP共晶炸药制备的具体实施例。
实施例1
在20℃下,将10ml工业品乙醇加入三口瓶中,加入足量的DAF,开启搅拌,溶解、过滤得饱和的DAF溶液。然后在上述溶液中加入足量的DNP,搅拌、溶解、过滤得DAF与DNP的饱和溶液。将DAF与DNP饱和溶液转移至烧杯中,在20℃的恒温箱中缓慢挥发溶剂,析出晶体,过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
实施例2
在30℃下,将20ml工业品乙腈加入三口瓶中,加入足量的DAF,开启搅拌,溶解、过滤得饱和的DAF溶液。然后在上述溶液中加入足量的DNP,搅拌、溶解、过滤得DAF与DNP的饱和溶液。将DAF与DNP饱和溶液转移至烧杯中,在30℃的恒温箱中缓慢挥发溶剂,析出晶体,过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
实施例3
在40℃下,将3ml工业品异丙醇加入三口瓶中,加入足量的DAF,开启搅拌,溶解、过滤得饱和的DAF溶液。然后在上述溶液中加入足量的DNP,搅拌、溶解、过滤得DAF与DNP的饱和溶液。将DAF与DNP饱和溶液转移至烧杯中,在50℃的恒温箱中缓慢挥发溶剂,析出晶体,过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
实施例4
在50℃下,将20ml工业品乙醇和乙腈(体积比为1:1)瓶中,加入足量的DAF,开启搅拌,溶解、过滤得饱和的DAF溶液。然后在上述溶液中加入足量的DNP,搅拌、溶解、过滤得DAF与DNP的饱和溶液。将DAF与DNP饱和溶液转移至烧杯中,在50℃的恒温箱中缓慢挥发溶剂,析出晶体,过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
实施例5
在25℃下,将20ml工业品异丙醇、乙腈(体积比为1:1)加入三口瓶中,加入足量的DAF,开启搅拌,溶解、过滤得饱和的DAF溶液。然后在上述溶液中加入足量的DNP,搅拌、溶解、过滤得DAF与DNP的饱和溶液。将DAF与DNP饱和溶液转移至烧杯中,在25℃的恒温箱中缓慢挥发溶剂,析出晶体,过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
实施例6
在35℃下,将15ml工业品异丙醇、乙醇(体积比为1:1)加入三口瓶中,加入足量的DAF,开启搅拌,溶解、过滤得饱和的DAF溶液。然后在上述溶液中加入足量的DNP,搅拌、溶解、过滤得DAF与DNP的饱和溶液。将DAF与DNP饱和溶液转移至烧杯中,在50℃的恒温箱中缓慢挥发溶剂,析出晶体,过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药。
以上所述的具体描述,对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种DAF与DNP共晶炸药,其特征在于:该共晶炸药中DAF分子、DNP分子、H2O分子以摩尔比为1:1:1通过分子间相互作用形成;共晶的分子式为C5H8N8O6,属于正交晶系,P212121空间群,其晶体密度高达1.709g/cm3,其分子结构图如下:
Figure FDA0003170175390000011
所述一种DAF与DNP共晶炸药的具体制备步骤如下:
步骤一、DAF与DNP饱和溶液的制备;
在温度为20-50℃下,将足量的DAF溶于溶剂中,溶解、过滤得到DAF饱和溶液;再将足量的DNP加入到DAF饱和溶液中溶解、过滤得到DAF与DNP饱和溶液;
步骤二、DAF与DNP共晶炸药的制备;
将步骤一制得的DAF与DNP饱和溶液转移到容器中,然后将该容器静置于恒温箱中,在20-50℃温度下缓慢挥发溶剂,慢慢有晶体形成,经过滤、干燥得DAF/DNP共晶炸药;
其步骤一中所述溶剂的特征在于:步骤一中所述溶剂为含水的工业品乙醇、含水的工业品异丙醇、含水的工业品乙腈中的一种或几种混合而成。
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