CN114292152B - 低机械感度高爆轰性能btf/bffo共晶炸药、制备方法及应用 - Google Patents

低机械感度高爆轰性能btf/bffo共晶炸药、制备方法及应用 Download PDF

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本发明提供了一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药、制备方法及应用，该共晶炸药由BTF和BFFO制成，BTF与BFFO的摩尔比为1:1；该共晶炸药相对于BTF的机械感度的削弱度为163％；该共晶炸药的共晶属于正交晶系，Pna21空间群。该共晶炸药中，BTF分子与BFFO分子通过分子间π‑π堆积结合。本发明的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药，相对于BTF而言，其机械感度大幅度降低，同时具有优良的爆轰性能。本发明制备方法的工艺流程简单，反应条件温和，在0～18℃的条件下即能完成制备，制得的共晶炸药能够作为高能钝感炸药用于特种炸药的爆炸网络装药中。

Description

低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药、制备方法及应用
技术领域
本发明属于含能材料技术领域，涉及BTF类炸药，具体涉及一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药、制备方法及应用。
背景技术
由于现有技术BTF类炸药难以兼顾高爆轰性能和低机械感度，导致BTF类炸药作为高能钝感炸药在特种炸药的爆炸网络装药中的应用受到了限制。
含能材料因具有高输出能量而备受大家的青睐，但是含能材料本身的危险性和时有发生的意外爆炸事件使得现有的很多含能材料并不能满足军事的发展要求。含能材料的高能量与安全性的对立性，使得炸药的使用受到限制，也严重阻碍着含能材料的进一步发展。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药、制备方法及应用，解决现有技术BTF类炸药难以兼顾高爆轰性能和低机械感度的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药，由BTF和BFFO制成。
本发明还具有如下技术特征：
具体的，BTF与BFFO的摩尔比为1:1。
具体的，该共晶炸药相对于BTF的机械感度的削弱度为163%。
具体的，该共晶炸药的共晶属于正交晶系，Pna21空间群。
具体的，该共晶炸药中，BTF分子与BFFO分子通过分子间π-π堆积结合。
本发明还保护一种如上所述的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，该制备方法具体如下：
将BTF与BFFO加入结晶溶剂中，在0～18℃下进行恒温反应，制得粗混合物；所述的粗混合物经过滤后，制得混合饱和结晶溶液；将所述的混合饱和结晶溶液滴加至去离子水中，制得混合共晶体；所述的混合共晶体依次经过滤和干燥后，制得低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药。
具体的，所述的结晶溶剂为甲醇、正丁醇、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃或甲苯。
具体的，所述的混合饱和结晶溶液与去离子水的体积之比为1:（4～20）。
如上所述的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药作为高能钝感炸药用于特种炸药的爆炸网络装药中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
（Ⅰ）本发明的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药，相对于BTF而言，其机械感度大幅度降低，同时具有优良的爆轰性能。
（Ⅱ）本发明的首次公开了低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，该制备方法的工艺流程简单，反应条件温和，在0～18℃的条件下即能完成制备。
（Ⅲ）本发明的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药具有良好的爆轰性能和安全性，能够作为高能钝感炸药用于特种炸药的爆炸网络装药中。
附图说明
图1为低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的单晶衍射图。
图2为低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法的工艺流程示意图。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
BTF，即苯并三氧化呋咱，该化合物的苯环带有氧化呋咱替代硝基，是苯环系中一种比较理想的一种无氢炸药，由于其高能量和较好的起爆性能而被广泛用于雷管装药。但因其机械感度感度较高，若加入其他组分降低其机械感度，又容易导致BTF类炸药的爆轰性能（如爆速爆压等）大幅度降低；此外，BTF类炸药还存在流散性差导致难以装药的现象。
BFFO，即双呋咱并[3,4-b:3′,4′-f]氧化呋咱并[3″,4″-d]氧杂环庚三烯，是一种新型的含能化合物，其能量密度为1.87 g/cm3，摩擦感度0%，机械感度12%，爆速8316 m/s，爆热6162 kJ/kg，爆压33.2 GPa，体现出优良的爆轰性能。作为一种单质炸药，BFFO具备呋咱醚类含能化合物的一些共性特征，其分子结构中的呋咱、氧化呋咱等含能结构单元可以显著提高化合物的能量和密度，并改善氧平衡；同时，由于醚键的引入显著增加了分子柔韧性，使该类化合物具有标准生成焓大、能量密度高、塑性强和感度低等特点。
为了得到高能低感的含能材料，共晶技术被广泛的用于改进炸药性能而受到研究者的广泛关注。采用BTF和BFFO制得混合共晶炸药，将有效降低BTF类炸药的机械感度，同时能够使得BTF类炸药仍保持较高的高爆轰性能，实现高能低感的有机结合，而现有技术中尚无关于BTF/BFFO共晶炸药的公开文献报道。
基于上述分析和现状，本发明首次公开了一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药、制备方法及应用，以实现BTF类炸药能够在降低机械感度的同时，仍保持优良的爆轰性能，使得BTF类炸药的应用前景得到拓展。
本发明中，低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的爆轰性能测试和机械感度测试均采用现有技术中已知的测试方式和测试设备。
本发明中制得的共晶炸药的共晶的分子式为C12N12O11。
本发明中，机械感度的削弱度按照如下公式进行计算：
Figure 21069DEST_PATH_IMAGE002
；
式中：
W表示机械感度的削弱度，单位为%；
Ms1表示低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的机械感度，单位为N/m；
Ms2表示BTF的机械感度，单位为N/m。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例公开一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，如图2所示，该制备方法具体如下：
将0.504g的BTF和0.472g的BFFO加入至30mL的结晶溶剂中，结晶溶剂为甲醇，在5℃的恒温浴槽中进行恒温反应24小时后，制得粗混合物；将粗混合物进行过滤后，制得混合饱和结晶溶液；将混合饱和结晶溶液置于滴液漏斗中，并迅速滴加到600mL去离子水中，立即有细小的混合共晶体析出；将混合共晶体过滤和干燥，制得低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药。
实施例2：
本实施例公开一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，该制备方法与实施例1基本相同，区别在于，恒温反应的温度为15℃，结晶溶剂为正丁醇，结晶溶剂的体积为50mL，去离子水的体积为400mL。
实施例3：
本实施例公开一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，该制备方法与实施例1基本相同，区别在于，结晶溶剂为丙酮，结晶溶剂的体积为40mL，去离子水的体积为500mL。
实施例4：
本实施例公开一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，该制备方法与实施例1基本相同，区别在于，恒温反应的温度为18℃，结晶溶剂为乙酸乙酯，去离子水的体积为300mL。
实施例5：
本实施例公开一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，该制备方法与实施例1基本相同，区别在于，恒温反应的温度为15℃，结晶溶剂为四氢呋喃，结晶溶剂的体积为40mL，去离子水的体积为250mL。
实施例6：
本实施例公开一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，该制备方法与实施例1基本相同，区别在于，恒温反应的温度为10℃，结晶溶剂为甲苯，结晶溶剂的体积为50mL，去离子水的体积为800mL。
实施例7：
本实施例公开一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药，该BTF/BFFO共晶炸药采用实施例1中的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法制得。该共晶炸药由BTF和BFFO制成。
本实施例中，该共晶炸药相对于BTF的机械感度的削弱度为163%。
本实施例中，采用单晶衍射分析确认了该共晶炸药的分子结构，如图1所示。该共晶炸药中，BTF与BFFO的摩尔比为1:1。该共晶炸药的共晶属于正交晶系，Pna21空间群。该共晶炸药中，BTF分子与BFFO分子通过分子间π-π堆积结合。
本实施例中，采用本领域常用的已知技术手段对低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的爆轰性能和机械感度进行了测试，机械感度测试采用2kg的落锤，落高为50 cm。测试结果如表1所示。
表1 低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药及组分样品的爆轰性能和机械感度
Figure DEST_PATH_IMAGE003
由表1中可知：
该低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的机械感度为90 N/m；该低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的爆轰性能为：能量密度为1.952 g/cm3，爆速为8374 m/s，爆压为33.9 GPa。
该低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药较BTF而言，其机械感度降低了163%，爆速仅降低了0.6%，爆压仅降低了1.1%，能量密度仅降低了2.2%。
综合上述分析可知，本发明的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药，相对于BTF而言，其机械感度大幅度降低，同时具有优良的爆轰性能。

Claims (6)

1.一种低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药，其特征在于，由BTF和BFFO制成；BTF与BFFO的摩尔比为1:1；
该共晶炸药的共晶属于正交晶系，Pna21空间群；
该共晶炸药中，BTF分子与BFFO分子通过分子间π-π堆积结合。
2.如权利要求1所述的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药，其特征在于，该共晶炸药相对于BTF的机械感度的削弱度为163％。
3.一种如权利要求1或2任一项所述的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，其特征在于，该制备方法具体如下：
将BTF与BFFO加入结晶溶剂中，在0～18℃下进行恒温反应，制得粗混合物；所述的粗混合物经过滤后，制得混合饱和结晶溶液；将所述的混合饱和结晶溶液滴加至去离子水中，制得混合共晶体；所述的混合共晶体依次经过滤和干燥后，制得低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药。
4.如权利要求3所述的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，其特征在于，所述的结晶溶剂为甲醇、正丁醇、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃或甲苯。
5.如权利要求3所述的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药的制备方法，其特征在于，所述的混合饱和结晶溶液与去离子水的体积之比为1:(4～20)。
6.如权利要求1或2所述的低机械感度高爆轰性能BTF/BFFO共晶炸药作为高能钝感炸药用于特种炸药的爆炸网络装药中的应用。
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