CN112898101A - 一种碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法 - Google Patents

一种碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法 Download PDF

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李亚利
宋远强
耿浩
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Abstract

本发明提供一种碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：包括碳纳米管纤维制备、溶液注入和弥散、收集产品几个步骤，本发明制备的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药有着生产安全性好，生产安全，能够根据使用需求对于单位体积含药量进行调整，方便使用。

Description

一种碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法
技术领域
本发明纳米复合炸药制备技术领域，特别是涉及一种碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法。
背景技术
金属的爆炸焊接是重要的新技术，利用爆炸时产生能能量将金属焊接.其对炸药的具体要求在于炸药在放布的情况应与接触面接触紧密，不吸水。炸药需要有合适的爆速，而目前使用的乳化炸药、硝铵炸药易吸水，流散性、分布不均匀，不利于布药。奥克托金名环四亚甲基四硝胺。白色颗粒状结晶，不吸湿，撞击感度略高，容易起爆，安定性较好，是目前使用综合性能最好的炸药。
目前对于奥克托金的使用中，因为奥克托金的金属颗粒的形状和高爆速的限制，在使用过程中常常出现因为爆速过快产生的使用不便。
发明内容
本发明提供了一种使用碳纳米管作为支架吸附奥克托金的方法，使得装填过后的奥克托金炸药具备柔性、轻质可压缩的特点，能够在爆炸焊接中根据需求、例如焊接形状、面积等场景自由设计，以面、线的形状进行焊接爆炸，拓展了应用场景与焊接精度，本发明还包括如下优势：
(1)本发明使用非还原性气体作为载气，提高了安全性
(2)本方法可以根据使用需求，灵活的调整奥克托金负载的含量
(3)本方法可以制备大批量性能均一、稳定的碳纳米管掺杂奥克托金复合炸药，长度可达千米级，面积可达10m2，无需专人看守
(4)本方法制备的碳纳米管掺杂奥克托金复合炸具有柔性、可弯折、可随意剪裁性。基于碳纳米管膜本身特性、能够吸附质量2-3倍于自身的奥克托金，由于碳纳米管的气凝胶的收缩性、可根据需求将复合炸药制备成不同的纤维状、膜状、多层层叠状。
(5)碳纳米管膜质轻，可压缩的特性可控制复合炸药的密度，从而控制爆速，精确控制焊接的质量，使其密度均匀，分布性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1中合成的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
将40g甲醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以12mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例2
将40g甲醇、1.0g二茂铁、1.0g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以12mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例3
将40g甲醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以12mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入1200sccm的氢气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例4
将40g乙醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以12mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例5
将30g甲醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以12mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例6
将25g甲醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以12mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例7
将60g甲醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以12mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例8
将40g甲醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以20mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例9
将40g甲醇、3.5g二茂铁、1.5g噻吩，超声混合分散，获得混合溶液，将混合液以5mL/h的速度注入石英管内，石英管放置在1200℃的加热环境中，石英管内通入200sccm的氩气，制得的碳纳米管缠绕收集，碳纳米管的直径约为50-300nm，向石英管以100sccm的气量吹入氩气，并且带动奥克托金粉末吹入石英管内，等反应完全后收集得到碳纳米管-奥克托金复合材料，即纳米管掺杂奥克托金的复合炸药。
实施例10
将实施例1～9中制得的纳米管掺杂奥克托金复合炸药取样，裁剪成边长为6cm×6cm的正方形，放置于6cm×6cm×1cm的立方体盒中，将裁成的正方形复合炸药填入立方体合中，填满，称重，得到复合炸药的初始重量，算得初始平均密度。
压缩方法是在放满复合炸药的6cm×6cm×1cm的立方体盒上部，使用50g的6×6cm模板自然压下，稳定1小时后测量体积，称重，算得压缩后密度。
测试初始平均密度和压缩后密度，将测得的数据记录在表1中。
表1实施例1～x-1制得纳米管掺杂奥克托金的复合炸药的初始平均密度和压缩后密度
Figure BDA0002928080650000041
Figure BDA0002928080650000051
根据表1中数据可得，实施例1中制得的纳米管掺杂奥克托金复合炸药的初始平均密度和压缩后密度最大，即实施例1制得的纳米管掺杂奥克托金复合炸药性能最优。在制备过程中还存在如下情况:；实施例2中出现产率下降的问题；实施例3中出现奥克托金与白色雾气无法混合，无法制成复合炸药的情况；实施例4中出现了碳源更换为乙醇后，奥克托金与白色雾气的混合无法进行，无法制得碳纳米管掺杂奥克托金复合炸药；实施例7中存在着气凝胶团聚速度过快，形成膜，容易堆积在管道内影响收集的弊端；实施例8中存在着气凝胶团聚，形成膜，气凝胶生成速度过快，容易堆积在管道内，影响收集的弊端。
由实施例1、2、5、6、7中至的纳米管掺杂奥克托金复合炸药的初始平均密度和压缩后密度数据可得，本发明中优选的甲醇、二茂铁、噻吩的比例优选为实施例1中的比例，即以质量计，甲醇：二茂铁：噻吩＝40：3.5：1.5。
由实施例1、3、4中制得纳米管掺杂奥克托金复合炸药的初始平均密度和压缩后密度数据可得，本发明中原料的优选为甲醇、二茂铁、噻吩，进气系统中通入的保护性气体的优选为氩气。
由实施例1、8、9中制得纳米管掺杂奥克托金复合炸药的初始平均密度和压缩后密度数据可得，本发明中混合液注入石英管内的速度优选为实施例1中设置的12mL/h。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
碳纳米管纤维制备：碳源、催化剂、促进剂混合制得混合溶液；
溶液注入和弥散：将混合溶液在石英管中充满保护性气体的情况下注入石英管内，石英管处于加热状态；
收集产品:收集石英管中加热完毕的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药。
2.如权利要求1中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管纤维制备中碳源包括甲醇、乙醇、丙醇。
3.根据权利要求1中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管纤维制备中，碳源包括甲醇。
4.根据权利要求1中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管纤维制备中，催化剂为二茂铁。
5.根据权利要求1中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管纤维制备中，促进剂为噻吩。
6.根据权利要求1中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管纤维制备中，按照重量计，碳源：催化剂：促进剂＝50～120：1:1。
7.根据权利要求1或6中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管纤维制备中，按照重量计，碳源：催化剂：促进剂＝80:7:3。
8.根据权利要求1中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述溶液注入和弥散中，所述保护性气体为氩气。
9.根据权利要求1中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述溶液注入和弥散中，保护性气体的注入速度为5～20mL/h。
10.根据权利要求1或9中所述的碳纳米管掺杂奥克托金复合柔性炸药的制备方法，其特征在于：所述溶液注入和弥散中，保护性气体的注入速度为12mL/h。
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