基于含能管填充CL-20复合炸药及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于含能管填充CL-20复合炸药及其制备方法，所述的方法包括以下步骤：CL-20溶液的配制：将CL-20溶解于溶剂中，分别配制成浓度为0.01～0.02g/mL的低浓度CL-20溶液和浓度为0.04～0.08g/mL的高浓度CL-20溶液，所述的溶剂为能溶解CL-20但不溶解含能管晶体；将含能管晶体加入到低浓度CL-20溶液中，充分搅拌，利用溶剂挥发法除去溶剂使CL-20在含能管内结晶，析出少量晶体，然后使用乙醇洗脱管外壁的少量CL-20，得到含CL-20晶种的含能管；将含CL-20晶种的含能管加入到高浓度CL-20溶液中，充分搅拌，通过缓慢挥发溶剂使CL-20在含能管内原位结晶生长，得到密实填充的复合炸药。本发明方法可以得到一种新型的低感高能复合含能材料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种炸药性能改善方法，具体涉及一种基于含能管填充CL-20 复合炸药及其制备方法。

背景技术

高能量密度、低感度是现代含能材料追求的目标，但炸药的能量与安全性 存在固有矛盾，能量越高，其感度越高，安全性越差，致使目前的炸药难以同 时满足这两项要求。要制备同时满足要求的低感高能新型单质炸药，在短时间 内难以取得重大突破，因此，改善现有炸药性能成为目前获得钝感高能炸药的 主要研究内容和手段。将高能炸药钝化是研究的热点方向之一，使用的方法有 晶体品质控制、微观结构控制、组分调试(炸药包覆、粘结剂包覆、无机骨架 填充、溶胶-凝胶表面包覆)，这些方法在一定程度上协调了能量与安全性的矛盾， 但仍需探索新的方法和手段实现高能炸药高效率降感，并同时保持高能量。

CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)作为现有能量最高的单质炸药之一，在武 器装备中有广泛的应用前景，但较高的感度限制了其进一步应用。采用低感或 钝感炸药包覆高能炸药CL-20的方法虽然能在一定程度上降低感度并保持能量， 但由于炸药为脆性材料，包覆层与被包覆炸药的界面作用力小，难以达到较好 的包覆效果。如果能采用具有完整晶体结构的管状低感炸药来装填高能炸药， 则不仅能有效的降低高能炸药的感度还能最大程度的减少能量损失，得到综合 性能优异的复合含能材料，既为含能材料的降感技术提供新的思路，又能满足 武器对含能材料的能量和安全性的需求。该特殊的管状装填炸药，对钝感高能 炸药的研制有重要的意义，在火炸药领域有广阔的应用前景。

本发明正是瞄准了对炸药能量和感度两者之间的协调，利用晶种诱导原位 生长技术，实现CL-20在含能管内外的差异性结晶，从而将高能炸药CL-20填 充在低感或钝感的空心管状炸药晶体中。利用低感含能管晶体的完整性和稳定 性，在降低CL-20感度的同时又尽量较少能量的损失，从而实现对炸药能量及 感度的调控，得到具有较低感度的高能复合含能材料。本发明方法可根据含能 管晶体的管径及高能炸药填充量来调节能量与感度的关系，获得最佳的降低感 度效果并保持有较高的能量，为高能低感炸药的制备提供一种可行的思路。

发明内容

本发明的目的是通过将高能炸药CL-20填充在低感或钝感的含能管晶体中， 从而获得一种制备低感高能复合炸药及其制备方法。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种基于含能管填充CL-20复合炸药的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：CL-20溶液的配制：将CL-20溶解于溶剂中，分别配制成浓度为 0.01～0.02g/mL的低浓度CL-20溶液和浓度为0.04～0.08g/mL的高浓度CL-20溶 液，所述的溶剂为能溶解CL-20但不溶解含能管晶体；

步骤二：将含能管晶体加入到低浓度CL-20溶液中，充分搅拌，利用溶剂 挥发法除去溶剂使CL-20在含能管内结晶，析出少量晶体，然后使用乙醇洗脱 管外壁的少量CL-20，得到含CL-20晶种的含能管；

步骤三：将含CL-20晶种的含能管加入到高浓度CL-20溶液中，充分搅拌， 利用晶种的诱导作用，通过缓慢挥发溶剂使CL-20在含能管内原位结晶生长， 得到密实填充的复合炸药。

所述的含能管为LLM-105(2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物)在溶剂 体系中重结晶或升华法结晶得到的具有空心管状的炸药晶体。

所述的溶剂体系为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸、1-丁基-3甲基咪唑三氟甲磺酸 盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种。

所述的含能管的管径为1μm—100μm。

所述的溶剂为丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、乙腈中的一种或几 种。

一种基于含能管填充CL-20复合炸药，采用所述的方法制备而成。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的方法可以通过将低感炸药制备成具有空心的管状晶体，将CL-20 通过溶剂重结晶填充在含能管状晶体中，利用管状晶体结构的完整性及稳定性， 在受外界机械撞击时保护管内的CL-20炸药晶体，不仅能够降低感度还能尽量 减少能量的损失，从而得到具有高能低感的复合含能材料。

通过本发明方法可以得到一种新型的低感高能复合含能材料，满足武器对 炸药的能量及安全性的需求，为高能炸药的降感提供新的思路。

附图说明

图1为本发明制备方法的工艺流程示意图。

图2a、图2b为采用实例1中的方法制备的管状LLM-105晶体的SEM示意 图；

图2c、图2d为采用实例1中的方法制备的填充CL-20后的复合炸药SEM 示意图。

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。

实施例1

(1)取0.1g的LLM-105晶体室温下溶解在10ml的1-丁基-3-甲基咪唑乙 酸中，加入30ml的去离子水，搅拌1h后，过滤、洗涤、干燥，得到空心管状 的LLM-105晶体，见图2a、图2b。

(2)室温下将0.1g的CL-20晶体完全溶解在5ml的丙酮中，将步骤1中的 LLM-105管状晶体加入CL-20溶液中，搅拌充分浸润。

(3)将步骤(2)的溶液放置在通风橱中缓慢挥发除去丙酮溶剂，使用乙 醇洗涤3～5次，除去管外的CL-20晶体，得到含CL-20晶种的LLM-105含能管。

(4)室温下将0.4g的CL-20晶体完全溶解在5ml的丙酮溶液中，加入步骤 (3)中的含晶种含能管，搅拌使溶液与含能管充分浸润，在通风厨内缓慢挥发 溶剂，得到填充CL-20的复合炸药，见图2c、图2d。分别对CL-20原料及填充 后的复合炸药进行撞击感度表征，结果是CL-20原料的特性落高值H50为35cm， 而填充后的CL-20/LLM-105复合炸药的特性落高值H50提升到44cm，说明填 充后的复合炸药具有更低的撞击感度。

实施例2

方法同实例1，不同的是步骤(1)中使用升华法将LLM-105晶体在热台上 加热升华，在玻璃基底上冷却沉积，得到含能管LLM-105晶体。

实施例3

方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用乙酸乙酯来溶解CL-20 晶体。

实施例4

方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用四氢呋喃来溶解CL-20 晶体。

实施例5

方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用乙酸丁酯来溶剂解CL-20 晶体。

实施例6

方法同实施例1，不同的是步骤(2)、(4)中使用乙腈来溶剂解CL-20晶体。

实施例7

方法同实施例1，不同的是步骤(2)中将0.05g的CL-20晶体完全溶解在 5ml的丙酮中，步骤(4)中将0.2g的CL-20晶体完全溶解在5ml的丙酮中。

附图1直观的显示了本发明的主体构思。通过将少量高能炸药CL-20作为 晶种填充在低感含能管LLM-105晶体中，然后利用晶种诱导原位生长的方法实 现CL-20在含能管内外的差异性结晶，获得密实填充CL-20的低感高能复合炸 药，提供了一种降低CL-20感度、制备低感高能复合含能材料的方法。

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。