一种利用聚多巴胺降低CL-20机械感度的方法与流程

本发明涉及一种CL-20包覆方法，特别是一种聚多巴胺包覆CL-20的方法。
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：六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是一种笼形多硝胺化合物，其能量和密度比其他单环硝胺高，其理论爆速达到9550rn/s，是迄今所知具有应用价值的爆速最高的单质炸药。CL-20一经出现，就成为火炸药各领域的研究热点。CL-20应用于各类火炸药产品(少数火炸药产品除外)，都可能提高相关武器装备的战技指标。因此，推动CL-20的广泛应用，是研制新型武器装备和现役武器装备更新换代的重要技术途径。但CL-20自身的机械感度较高，为了能在高性能固体推进剂和高能炸药等方面更安全地使用，必须对其进行降感处理。近年来，国内外科研工作者在降低CL-20机械感度方面做了大量的研究，出现了很多降感方法，如改善CL-20颗粒形状、抑制CL-20的转晶以及对CL-20进行表面包覆和改性等，其中对CL-20表面进行包覆改性是一种方法相对简单且比较有效途径。北京理工大学金韶华等人采用氟橡胶F-5作为粘结剂，通过水悬浮法工艺制备得到的以CL-20为基的混合炸药的机械撞击感度最低，特性落高值为42.5cm。银光化工集团王小军等，通过水悬浮分散包覆工艺将4，5-MDNI包覆在CL-20颗粒的表面，撞击感度测试表明：包覆后含量为6％的4，5-MDNI可使CL-20撞击感度(2.5kg落锤)爆炸百分数由100％降低到8％。虽然通过以上方法对CL-20能够取得一定的降感效果，但是上述包覆方法通常使用高分子材料作为包覆剂，通过物理吸附的方法实现在CL-20表面的包覆。但由于高分子材料本身结构及分子取向的特点，难以实现对CL-20表面包覆层的精确控制，包覆的完整性、均匀性差。因此，为保证包覆结构的完整性，往往需要增加包覆剂的用量，其添加量往往达到5％以上，进而造成包覆后材料中的CL-20的含量偏低，导致性能下降。此外，利用气相沉积、原子层沉积或离子束沉积等方法能够在CL-20表面生成均匀、致密的包覆层，并且可以实现对包覆层厚度的调控。但这类方法对仪器设备要求较高，工艺复杂且产量很低，难以大规模推广应用。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是针对
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中存在的不足，提供一种能使CL-20的机械感度更低且性能不发生明显下降的方法。本发明的思路：聚多巴胺(PDA)分子具有极强吸附性并且能够在溶剂中发生自聚集作用，在基体表面能形成厚度可控的聚合物薄膜。本发明采用聚多巴胺处理的CL-20，利用多巴胺分子上丰富的氨基及羟基结构实现其在CL-20表面的均匀吸附，利用多巴胺在溶剂环境下特有的自聚集特性，使其在CL-20表面发生原位的自聚集作用，进而在CL-20的表面形成均匀且完整的PDA壳层。由于这种自聚集作用是原位发生在CL-20表面的，因此能够将CL-20的表面完全包覆在PDA的壳层之内，能够实现机械感度的大幅降低，安全性能显著提高。此外，由于这种基于原位自聚集效应产生的壳层均匀且完整，在CL-20表面形成的包覆层厚度一般不超过50nm，可大幅减少包覆材料PDA的使用量，并且包覆后不产生转晶现象，能够保证包覆的CL-20性能不发生明显下降，且操作方法简单，有利于大规模推广。为解决上述技术问题，本发明提供一种聚多巴胺降低CL-20机械感度的方法，步骤如下：(1)将多巴胺溶于溶剂，辅以超声波使其完全溶解，配成浓度为1～4g/L的多巴胺溶液；多巴胺的质量为预处理后CL-20质量的0.2％～0.5％；多巴胺可以为多巴胺、多巴胺盐酸盐、左旋多巴等儿茶酚类化合物中的一种；所述的溶剂为水、乙醇、甲醇、甲酸、Trisbuffer缓冲溶剂中的一种；(2)在多巴胺水溶液加入原料CL-20(平均粒径为10nm～200μm)，室温下搅拌分散20min后，向溶液中滴加碱溶液，碱液可以为氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或几种，滴加速度优选为1～2滴/s，调节pH至7～9的范围，超声搅拌4～6h，静置8～16小时，离心，洗涤，放入真空干燥箱烘干，得到聚多巴胺包覆的CL-20。本发明的有益效果：(1)聚多巴胺对CL-20的包覆，大幅度降低了CL-20的机械感度，在相同实验条件下测得聚多巴胺包覆的CL-20化合物的特性落高可达23.50cm(5kg落锤)，提高了270％。(2)包覆材料聚多巴胺的使用量极低，多巴胺单体的质量为原料CL-20的0.5％～2％。附图说明图1为制得的聚多巴胺包覆的CL-20化合物的TEM照片。图2为制得的聚多巴胺包覆的CL-20化合物的SEM照片。图3为包覆前后CL-20化合物的红外谱图具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例1称取0.05g盐酸多巴胺加入50mL乙醇中，辅以超声波使其完全溶解，配成1.0g/L的盐酸多巴胺溶液。称取10g平均粒径为500nm的原料CL-20加入上述盐酸多巴胺溶液中，超声搅拌20min，至分散均匀后，用恒压滴液漏斗以1～2滴/s的速度缓慢滴入氢氧化钠乙醇溶液至溶液pH值达到8.5，滴加结束后室温下继续搅拌6h。搅拌结束后静置12小时。随后离心，用蒸馏水洗涤3次，放置真空干燥箱内干燥12h，得到聚多巴胺包覆的CL-20化合物。实施例2称取0.1g左旋多巴加入50mL蒸馏水中，辅以超声波使其完全溶解，配成2g/L的盐酸多巴胺溶液。称取10g平均粒径为500nm的原料CL-20加入上述左旋多巴溶液中，超声搅拌20min，至分散均匀后，用恒压滴液漏斗以1～2滴/s的速度缓慢滴入氨水至溶液pH值达到8.5，滴加结束后室温下继续搅拌6h。搅拌结束后静置12小时。随后离心，用蒸馏水洗涤3次，放置真空干燥箱内干燥12h，得到聚多巴胺包覆的CL-20化合物。实施例3称取0.2g盐酸多巴胺加入50ml的Trisbuffer缓冲溶剂中，辅以超声波使其完全溶解，配成4g/L的盐酸多巴胺溶液。称取10g平均粒径为500nm的原料CL-20加入上述盐酸多巴胺溶液中，室温下超声搅拌4h，搅拌结束后静置12小时。随后离心，用蒸馏水洗涤3次，放置真空干燥箱内干燥12h，得到聚多巴胺包覆的CL-20化合物。本发明制备的聚多巴胺包覆CL-20的结构表征及性能测试：(1)聚多巴胺包覆CL-20的结构表征图1a为原料CL-20化合物的SEM照片，图1b为包覆后CL-20化合物的SEM照片。从图1中可以看到，包覆后的CL-20颗粒表面覆盖了一层均匀的薄膜，薄膜将CL-20表面完全覆盖。由于样品制备过程中未添加其他化合物，可知表面包覆的应为聚多巴胺薄膜。图2为包覆后CL-20化合物的TEM照片，从图中可以看到，CL-20表面薄膜的厚度为10nm左右。图3为包覆前后CL-20化合物的红外谱图。其中a为原料CL-20的红外谱图，b为聚多巴胺包覆CL-20的红外谱图，由图可知，包覆前后CL-20的晶型未发生改变，即利用聚多巴胺包覆CL-20不会产生转晶的现象。(2)聚多巴胺包覆CL-20的撞击感度测试本发明中机械感度的测试方法按照GJB772—1997.601测试撞击感度，KAST型撞击感度仪，落锤质量5kg，样品单次用量为50mg，每组30次试验。依据该方法，测得实施例中所得锆复合粒子机械感度数据如表1所示：表1特性落高H50(cm)样品原料CL-20实施例1实施例2实施例3聚多巴胺包覆后的CL-206.5315.2019.1023.50由数据可看出包覆后的CL-20撞击感度有大幅度降低，其特性落高随着多巴胺用量的增加而提高。该方法能够增强CL-20使用安全性，且包覆剂用量很少，对CL-20性能影响较小。当前第1页1 2 3