单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球的制备方法与流程

本发明属于含能材料制备技术领域，具体涉及一种单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球的制备方法。

背景技术：

现代战争对提高武器毁伤威力提出了更高要求，而使用性能优异的高能单质炸药则是炸药高能化、提升武器毁伤威力的最根本途径。六硝基六氮杂异伍兹烷(cl-20)是现今实际应用能量最高的单质炸药，其能量输出比奥克托今(hmx)高10～15％，将其应用于火炸药领域能够显著提高武器弹药毁伤能力。

空心和多孔结构含能材料由于有着高的比表面积，能够显著提高火炸药的燃烧速率，而球形结构能够使得填充量增大从而提高火炸药的能量密度。王萍等(含能材料，2015，11，1107-1110)利用溶剂浸析法制备了硝化棉微孔球，制得的微孔球表面光滑，粒径在20μm左右，球形度为0.89。王江等(火炸药学报，2015，1，16-21)利用喷雾干燥的方法研究了入口温度、进料速率、喷雾气体流速和溶液浓度对rdx颗粒形貌的影响，最终得到2.8μm，表面光滑的球形rdx颗粒，球形rdx的撞击感度比原材料明显降低。沈金鹏等(cn103044173b，2012)采用晶体形貌控制剂辅助，发明了一种有序多孔含能晶体材料的制备方法。蔺向阳等(cn201410029365.7，2014)溶剂-非溶剂法发明了一种制备硝化棉微球的连续化制备方法。陈华雄等(cn200910090462.6，2010)采用晶型辅助剂的方法制备了尺寸为20-500μm的球形六硝基六氮杂异伍兹烷，毋文莉等(cn201511000272.2，2016)采用稀释溶液结晶的方法制备了高品质的六硝基六氮杂异伍兹烷晶体。这些技术对微米孔状球体含能材料的制备以及高品质和球形化的六硝基六氮杂异伍兹烷的制备具有一定借鉴意义。

从已有的公开资料来看，目前有一些制备含能材料微米球体的方法，但已有的方法存在工艺复杂、分散性差，并且对六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球炸药的制备描述较少。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供了单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球的制备方法，本发明的核心内容是利用静电喷雾雾化快速结晶，利用雾化形成的带电小液滴相互排斥，最后液滴中的溶剂完全挥发，从而形成单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球炸药。考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球的制备方法，包括以下步骤：

a.称取一定量六硝基六氮杂异伍兹烷，加入至有机溶剂中，加热、搅拌使其完全溶解；

b.将步骤a中的溶液吸入带平顶针头的注射器中，将注射器固定在微推进泵上，设置好参数，调节好针头到收集器的距离，调节好针头和收集器上的电压，使针头保持泰勒锥，一定时间后即可得到单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球。

进一步的，所述的六硝基六氮杂异伍兹烷溶解后浓度为5.5wt％～38.9wt％；

进一步的，所述的有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮和二甲基甲酰胺中的一种；

进一步的，所述的，搅拌速度为300rpm～700rpm，搅拌直至炸药颗粒完全溶解；

进一步的，所述的注射器为5ml医用注射器、金属针头为19g～27g的平顶针头、带微推进泵和高压电源的静电喷雾装置，收集器为铝箔；

进一步的，所述的推进泵流速为0.05mm/s～0.2mm/s，针头到收集器的距离为10cm～25cm，负电压为-7kv～-10kv，正电压为5kv～8kv，仪器内部环境设置温度为25℃～35℃；

进一步的，制备的单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药直径为2μm～8μm，产品纯度大于99％。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：产品颗粒形貌均为球形，颗粒尺寸分布窄，微球颗粒都由纳米颗粒组成，在起爆药等领域具有重要应用前景。且本发明工艺流程简单，制成的微球颗粒不需要进一步后处理，实验条件温和，安全性好。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明实施例1的单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药2000倍扫描电镜图；

图2为根据本发明实施例1的单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药5000倍扫描电镜图；

图3为根据本发明实施例2的单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药1000倍扫描电镜图；

图4为根据本发明实施例3的单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药2500倍扫描电镜图；

图5为根据本发明实施例4的单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药1000倍扫描电镜图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

在室温下称取六硝基六氮杂异伍兹烷0.5g，量取乙酸丁酯9g搅拌速度为500rpm，使其完全溶解为澄清溶液。将所得的溶液快速装入5ml塑料注射器中，将注射器置换上27g的平顶金属针头，然后将注射器安装在环境温度为30℃的静电喷雾装置里的推进泵上，设定好推进泵的流速为0.05mm/s，将正高压连接在金属平顶针头上。将作为收集器的铝箔固定在一绝缘平板上，并连接到负高压电源上。调节平顶针头到收集器的距离为20cm。打开推进泵的开关，先调节负电压到-10kv，然后调节正电压到6kv，此时平顶针头出现泰勒锥。稳定一段时间后关闭仪器，即可得到单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球炸药。图1和图2分别为根据本实施例所得的单分散六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药的2000倍和5000倍扫描电镜图。炸药颗粒尺寸约为2μm-5μm，产品纯度为99.1％。

实施例2

在室温下称取六硝基六氮杂异伍兹烷10g，量取丙酮20ml，搅拌速度为300rpm，使其完全溶解为澄清溶液。将所得的溶液快速装入5ml塑料注射器中，将注射器置换上19g的平顶金属针头，然后将注射器安装在环境温度为20℃的静电喷雾装置里的推进泵上，设定好推进泵的流速为0.2mm/s，将正高压连接在金属平顶针头上。将作为收集器的铝箔固定在一绝缘平板上，并连接到负高压电源上。调节平顶针头到收集器的距离为10cm。打开推进泵的开关，先调节负电压到-7kv，然后调节正电压到6kv，此时平顶针头出现泰勒锥。稳定一段时间后关闭仪器，即可得到单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球炸药。图3分别为根据本实施例所得的单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药的1000倍扫描电镜图。炸药颗粒尺寸约为3μm-6μm，产品纯度为99.0％。

实施例3

在室温下称取六硝基六氮杂异伍兹烷2g，量取二甲基甲酰胺10ml，搅拌速度为700rpm，使其完全溶解为澄清溶液。将所得的溶液快速装入5ml塑料注射器中，将注射器置换上23g的平顶金属针头，然后将注射器安装在环境温度为35℃的静电喷雾装置里的推进泵上，设定好推进泵的流速为0.075mm/s，将正高压连接在金属平顶针头上。将作为收集器的铝箔固定在一绝缘平板上，并连接到负高压电源上。调节平顶针头到收集器的距离为25cm。打开推进泵的开关，先调节负电压到-10kv，然后调节正电压到8kv，此时平顶针头出现泰勒锥。稳定一段时间后关闭仪器，即可得到单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球炸药。图4分别为根据本实施例所得的单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药的2500倍扫描电镜图。炸药颗粒尺寸约为1μm～6μm，产品纯度为99.2％。

实施例4

在室温下称取六硝基六氮杂异伍兹烷3g，量取乙酸乙酯10ml，搅拌速度为400rpm，使其完全溶解为澄清溶液。将所得的溶液快速装入5ml塑料注射器中，将注射器置换上25g的平顶金属针头，然后将注射器安装在环境温度为25℃的静电喷雾装置里的推进泵上，设定好推进泵的流速为0.1mm/s，将正高压连接在金属平顶针头上。将作为收集器的铝箔固定在一绝缘平板上，并连接到负高压电源上。调节平顶针头到收集器的距离为15cm。打开推进泵的开关，先调节负电压到-7kv，然后调节正电压到8kv，此时平顶针头出现泰勒锥。稳定一段时间后关闭仪器，即可得到单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球炸药。图5分别为根据本实施例所得的单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微球炸药的1000倍扫描电镜图。炸药颗粒尺寸约为4μm～8μm，产品纯度为99.3％。

实施例5

在室温下称取六硝基六氮杂异伍兹烷20g，量取丁酮30ml，搅拌速度为600rpm，使其完全溶解为澄清溶液。将所得的溶液快速装入5ml塑料注射器中，将注射器置换上21g的平顶金属针头，然后将注射器安装在环境温度为32℃的静电喷雾装置里的推进泵上，设定好推进泵的流速为0.15mm/s，将正高压连接在金属平顶针头上。将作为收集器的铝箔固定在一绝缘平板上，并连接到负高压电源上。调节平顶针头到收集器的距离为22cm。打开推进泵的开关，先调节负电压到-10kv，然后调节正电压到6kv，此时平顶针头出现泰勒锥。稳定一段时间后关闭仪器，即可得到单分散的六硝基六氮杂异伍兹烷微米空心球炸药。炸药颗粒尺寸约为2μm～6μm，产品纯度为99.1％。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，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。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。