一种高能复合结构炸药的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高能复合结构炸药的制备方法，包括：亚稳态分子间复合材料、聚多巴胺和硝铵炸药形成的准核

【技术实现步骤摘要】
一种高能复合结构炸药的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高能复合结构炸药制备方法，具体涉及高含能材料放热性能和燃烧性能的方法，属于含能材料


技术介绍

[0002]现代武器系统和含能材料的发展主题一直离不开更高的能量水平和优异的燃烧性能。黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL
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20)等均相含能材料与非均相含能材料的集成将是提高能量系统性能的补充策略。均相含能材料能量密度只能达到非均相含能材料的一半，但是具有较高的能量释放速率。非均相含能材料能量密度很高，但是能量释放速率较慢。金属燃料和金属氧化物组成的亚稳态分子间复合材料(MIC)，由于至少有一种是纳米级的从而具有纳米级的扩散长度，燃料和氧化剂之间具有很大的反应区间，同时金属粉末燃烧时能产生高燃烧温度，在炸药中加入能够显著提升炸药的爆热、爆温。添加氟作为金属燃烧的氧化剂可以产生更多的气态产物，避免或最小化有冷凝金属氧化物的形成引起的两相损失。同时由铝粉和聚四氟乙烯(PTFE)组成的反应性材料因其高能量密度(21kJ/cm3)已经在推进剂、非均质炸药和烟火药等方面实际应用。
[0003]长期以来，聚合物材料在炸药配方中用作粘合剂，以改善炸药的机械性能并降低高能炸药的敏感性。通过控制反应条件，将含能晶体简单地浸入多巴胺水溶液中，可以通过温和的过程导致聚多巴胺的自发沉积。聚多巴胺可以在含能晶体表面形成均匀的涂层外壳，表面覆盖率高，并且由于涂层形成条件温和，涂层后含能晶体保持完整。复合结构炸药具有组分间紧密接触、多种功能结合和材料性能改善等优点。各个材料的独特特性保持不变，并同时体现在复合体系中。复合结构材料性能的改善主要是基于化学反应或组分间优势互补。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于以应用广泛的硝铵炸药和亚稳态分子间复合材料为基体，在对硝铵炸药改性后，形成硝铵炸药为核，以聚合物粘结剂为粘结界面，非均相含能材料为壳的复合结构炸药，在保证各组分材料的独特特性保持不变的同时，以提高硝铵炸药的放热和燃烧性能。
[0005]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种高能复合结构炸药的制备方法，包括：亚稳态分子间复合材料、聚多巴胺和硝铵炸药形成的准核
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壳结构，其中硝铵炸药被亚稳态分子间复合材料所包覆，两者之间的粘结界面为聚多巴胺。
[0007]优选的是，所述亚稳态分子间复合材料为纳米铝粉和氧化铁、氧化铜、聚四氟乙烯中的一种组成，且纳米铝粉与氧化铁、氧化铜、聚四氟乙烯中的任意一种的质量比为1～4:3～5。
[0008]优选的是，所述硝铵炸药为黑索今RDX、奥克托今HMX、六硝基六氮杂异伍兹烷CL
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20的一种或几种。
[0009]优选的是，包括以下步骤：
[0010]步骤一、配置pH为8.5～8.6的缓冲液，在缓冲液中溶解盐酸多巴胺，得到浓度为0.1g/L～2g/L的盐酸多巴胺溶液；
[0011]步骤二、将硝铵炸药加入盐酸多巴胺溶液中，搅拌0.3h～48h，抽滤、清洗，烘干，得到改性硝铵炸药；
[0012]步骤三、将改性硝铵炸药与亚稳态分子间复合材料置于分散液中超声5～30min后抽滤，真空干燥，得到高能复合结构炸药。
[0013]优选的是，所述步骤三中，分散液为不溶解或微溶解硝铵炸药的溶剂中的一种或几种。
[0014]优选的是，所述步骤三中，分散液为去离子水、甲醇、酒精、异丙醇中的一种或几种。
[0015]优选的是，所述步骤二的过程替换为：将硝铵炸药和盐酸多巴胺溶液加入配置有搅拌和压力传感器的不锈钢高压反应釜中，用二氧化碳将釜中的空气去除后通入二氧化碳，在40～45℃、15～20MPa的条件下搅拌0.3～6h，以0.5MPa/min的速度泄压，抽滤、清洗，烘干，得到改性硝铵炸药。
[0016]优选的是，所述步骤一中，缓冲液为三羟甲基氨基甲烷碱性缓冲溶液，浓度为10mM；所述步骤二中，搅拌的速度为100～500rpm，烘干的温度为40～60℃，烘干的时间为1～24h；所述步骤三中，超声的频率为35～55kHz，功率为200～300W；真空干燥的时间为0.3～48h，
[0017]优选的是，所述硝铵炸药与盐酸多巴胺溶液的质量体积比为1～4g:10～250mL；所述改性硝铵炸药与亚稳态分子间复合材料的质量比为7～18:3～4；所述改性硝铵炸药与分散液的质量体积比为0.5～2g:10～50mL。
[0018]优选的是，所述步骤三中，超声采用双频超声波同时进行处理，双频超声波的频率分别为35～55kHz和100～120kHz，超声波功率为200～300W。
[0019]本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术提出的一种高能复合结构炸药的制备方法，基于聚多巴胺界面改性硝铵炸药，通过超声法合成得到含有改性硝铵炸药、亚稳态分子间复合材料的准核壳结构微米级晶体，可以实现改性硝铵炸药与亚稳态分子间复合材料之间的紧密接触，且该高能复合结构炸药具有各个材料独特特性保持不变、多种功能结合和复合材料性能改善等优点。
[0020]本专利技术提供的制备方法过程简单，高能复合结构炸药的结构、改性硝铵炸药与亚稳态分子间复合材料之间的比例可通过反应条件和掺杂量进行精确控制；所用原料的成本较低，可大规模批量制备。
[0021]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
[0022]图1为本专利技术实施例1中制备的改性RDX晶体表面的SEM照片。
[0023]图2为实施例1中制备的改性RDX晶体与纳米铝粉、聚四氟乙烯复合结构炸药的SEM照片。
[0024]图3为实施例1制备的改性RDX晶体与铝粉、聚四氟乙烯复合结构炸药的TG
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DSC曲线图。
[0025]图4为实施例3制备的改性RDX晶体与铝粉、聚四氟乙烯复合结构炸药的TG
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DSC曲线图。
[0026]图5为实施例3制备的改性RDX晶体与铝粉、聚四氟乙烯复合结构炸药的燃烧图。
[0027]图6为对比例2制备的RDX晶体与铝粉、聚四氟乙烯复合结构炸药的燃烧图。
具体实施方式：
[0028]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0029]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0030]实施例1：
[0031]一种高能复合结构炸药制备方法，包括以下步骤：
[0032]步骤一、配置pH为8.5～8.6，浓度为10mM的Tris缓冲液20mL，在缓冲液中溶解盐酸多巴胺，得到浓度为0.4g/L的盐酸多巴胺溶液；
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高能复合结构炸药的制备方法，其特征在于，包括：亚稳态分子间复合材料、聚多巴胺和硝铵炸药形成的准核
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壳结构，其中硝铵炸药被亚稳态分子间复合材料所包覆，两者之间的粘结界面为聚多巴胺。2.根据权利要求1所述的高能复合结构炸药的制备方法，其特征在于，所述亚稳态分子间复合材料为纳米铝粉和氧化铁、氧化铜、聚四氟乙烯中的一种组成，且纳米铝粉与氧化铁、氧化铜、聚四氟乙烯中的任意一种的质量比为1～4:3～5。3.根据权利要求1所述的高能复合结构炸药的制备方法，其特征在于，所述硝铵炸药为黑索今RDX、奥克托今HMX、六硝基六氮杂异伍兹烷CL
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20的一种或几种。4.根据权利要求1～3任一项所述的高能复合结构炸药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、配置pH为8.5～8.6的缓冲液，在缓冲液中溶解盐酸多巴胺，得到浓度为0.1g/L～2g/L的盐酸多巴胺溶液；步骤二、将硝铵炸药加入盐酸多巴胺溶液中，搅拌0.3h～48h，抽滤、清洗，烘干，得到改性硝铵炸药；步骤三、将改性硝铵炸药与亚稳态分子间复合材料置于分散液中超声5～30min后抽滤，真空干燥，得到高能复合结构炸药。5.根据权利要求4所述的高能复合结构炸药的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，分散液为不溶解或微溶解硝铵炸药的溶剂中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的高能复合结构炸药的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞浩，宋文魁，张真伟，王林辉，王敦举，郭长平，冀威，刘珉，魏贤凤，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：