一种快速制备均匀包覆含能材料的方法与流程

本发明涉及含能复合材料技术领域，具体涉及一种快速制备均匀包覆含能材料的方法，在含能材料的原材料处理和批量制备、钝感炸药、低易损炸药等配方设计中具有较好的应用前景。

背景技术：

随着含能材料的发展，各个国家越来越关注钝感弹药和钝感材料的研究，在低易损炸药或不敏感炸药的配方设计中常常使用包覆降感后的含能材料作为原料。包覆降感的含能材料需要具有表面包覆层致密均匀、且含量少，对自身爆轰性能的影响在可控范围内等特性，使包覆含能材料广泛应用于武器系统的熔铸炸药、浇注pbx炸药、推进剂和民用爆破炸药配方中，推进低易损弹药的发展。

在之前的研究中和申请的发明专利中，发现自然界中贻贝分泌的蛋白质中含有的儿茶酚类物质，在一定环境条件下可发生自聚反应，在多种物质表面形成紧密的包覆层，利用这种简单的自聚反应可在炸药晶体表面形成一层薄且致密的包覆层，可发挥其降感作用，但此方法制备过程耗时较长，通常根据自聚形成薄膜的厚度可调控反应时间为1h～72h，且反应需要连续不间断，对含能材料这类危险物质的搅拌反应来说，长时间的反应增加了过程危险因素和风险，对大批量原材料的制备造成了一定困扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种快速制备均匀包覆含能材料的方法，本发明以应用广泛的多种不溶于水的含能材料为基体，以一种快速反应方法来均匀包覆含能材料，使其表面形成一层稳定致密且厚度可控的表面包覆层，使改性含能材料能承受更大强度的外界机械刺激和恶劣环境，为满足低易损性弹药提供一种性能良好的改性包覆原材料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种快速制备均匀包覆含能材料的方法，包覆含能材料的制备方法按以下步骤进行：

步骤1：配置ph为8～11的碱性溶液；

步骤2：在步骤1配置的碱性溶液中加入20mmol/l～800mmol/l的氧化剂，完全溶解于碱性溶液中；

步骤3：将称量的含能材料置于步骤2所得的溶液中，使用搅拌器以100r/min～1000r/min的转速搅拌混合分散液，使含能材料颗粒表面与溶液完全充分润湿；

步骤4：在步骤3所得分散液中加入浓度为10mmol/l～400mmol/l的儿茶酚类物质，搅拌使之完全溶解；

步骤5：将步骤4所得混合分散液继续使用搅拌器以100r/min～1000r/min的转速搅拌；

步骤6：将步骤5所得的混合分散液搅拌完成后进行抽滤清洗；

步骤7：将清洗后的材料置于烘箱中干燥0.5h～24h，得到包覆含能材料。

在所述步骤1中，配置的碱性溶液为三羟甲基氨基甲烷碱性缓冲溶液、碳酸氢钠弱碱性溶液、氨水、氢氧化钠或氢氧化钾强碱性溶液。

在所述步骤2中，所述氧化剂为高碘酸钠、过硫酸铵、双氧水或硫酸铜。

在所述步骤3中，所述含能材料为奥克托今、黑索今或cl-20不溶于水的炸药物质。

在所述步骤4中，所述儿茶酚类物质为盐酸多巴胺。

在所述步骤5中，搅拌时间为0.5min～20min。

在所述步骤6中，所述清洗为使用蒸馏水和乙醇分别清洗1～5遍。

在所述步骤7中，所述烘箱中的温度设置为50℃～80℃。

本发明还提供了一种低感度高强度奥克托今基复合材料，所述复合材料是由本发明上述的一种低感度高强度奥克托今基复合材料的制备方法制备得到的。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.本发明专利通过在反应溶液中添加一定量的氧化剂后，可极大地缩短反应时间，使含能材料制备时间控制在0.5min～20min内完成，对包覆含能材料的工程化制备具有较好的实际应用前景。

2.本发明快速均匀包覆含能材料制备方法工艺简单，只需在配置的溶液中搅拌即可，可大规模批量制备，且反应时间短，降低反应过程的风险点；儿茶酚类物质是通过酚羟基氧化成醌基后，分子间相互作用形成堆叠，最后形成聚合物。在反应溶液中添加氧化剂后，可使酚羟基氧化成醌基的反应速度极大的提高，使得反应迅速反应，缩短聚合反应时间，而不添加氧化剂的反应溶液，只能依靠空气中含有的微弱含氧环境来缓慢氧化酚羟基基团，因此，聚合反应速度较慢。

3.本发明快速制备方法适用于大部分不溶于水的含能材料颗粒，普适性强。

4.本发明快速制备方法包覆所得的含能材料表面具有较低的机械感度和较好的表面润湿性。

附图说明

图1为实施例1中快速制备的包覆奥克托今(hmx)晶体的扫描电子显微镜照片。

图2为实施例2中快速制备的包覆黑索今(rdx)晶体的扫描电子显微镜照片。

图3为实施例3中快速制备的包覆cl-20晶体的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

步骤1：配置100mmol/l的tris溶液30ml，溶液ph值为8.5；

步骤2：在30ml溶液中加入80mmol/l的高碘酸钠，完全溶解于溶液中；

步骤3：将10ghmx置于上述配置的溶液中，使用搅拌器以200r/min的转速搅拌混合分散液，使炸药颗粒表面与溶液完全充分润湿；

步骤4：在上述混合分散液中加入浓度为40mmol/l的盐酸多巴胺，搅拌使之完全溶解；

步骤5：将上述混合分散液继续使用搅拌器以300r/min的转速搅拌，时间为2min；

步骤6：将搅拌完成后的分散液进行抽滤清洗，使用蒸馏水和乙醇分别清洗2遍；

步骤7：将清洗后的材料置于50℃烘箱中干燥5h，得到包覆hmx材料。

实施例1中快速制备的包覆奥克托今(hmx)晶体的扫描电子显微镜照片如图1所示。

实施例2

步骤1：配置200mmol/l的tris溶液50ml，溶液ph值为8.7；

步骤2：在50ml溶液中加入80mmol/l的高碘酸钠，完全溶解于溶液中；

步骤3：将20grdx置于上述配置的溶液中，使用搅拌器以100r/min的转速搅拌混合分散液，使炸药颗粒表面与溶液完全充分润湿；

步骤4：在上述混合分散液中加入浓度为40mmol/l的盐酸多巴胺，搅拌使之完全溶解；

步骤5：将上述混合分散液继续使用搅拌器以800r/min的转速搅拌，时间为2min；

步骤6：将搅拌完成后的分散液进行抽滤清洗，使用蒸馏水和乙醇分别清洗2遍；

步骤7：将清洗后的材料置于80℃烘箱中干燥0.5h，得到包覆rdx材料。

实施例2中快速制备的包覆黑索今(rdx)晶体的扫描电子显微镜照片如图2所示。

实施例3

步骤1：配置200mmol/l的tris溶液50ml，溶液ph值为9.7；

步骤2：在50ml溶液中加入160mmol/l的高碘酸钠，完全溶解于溶液中；

步骤3：将20gcl-20置于上述配置的溶液中，使用搅拌器以1000r/min的转速搅拌混合分散液，使炸药颗粒表面与溶液完全充分润湿；

步骤4：在上述混合分散液中加入浓度为80mmol/l的盐酸多巴胺，搅拌使之完全溶解；

步骤5：将上述混合分散液继续使用搅拌器以1000r/min的转速搅拌，时间为1min；

步骤6：将搅拌完成后的分散液进行抽滤清洗，使用蒸馏水和乙醇分别清洗5遍；

步骤7：将清洗后的材料置于50℃烘箱中干燥5h，得到包覆cl-20材料。

实施例3中快速制备的包覆cl-20晶体的扫描电子显微镜照片如图3所示。

实施例4

步骤1：配置200mmol/l的tris溶液30ml，溶液ph值为10.2；

步骤2：在30ml溶液中加入80mmol/l的高碘酸钠，完全溶解于溶液中；

步骤3：将10gcl-20置于上述配置的溶液中，使用搅拌器以100r/min的转速搅拌混合分散液，使炸药颗粒表面与溶液完全充分润湿；

步骤4：在上述混合分散液中加入浓度为40mmol/l的盐酸多巴胺，搅拌使之完全溶解；

步骤5：将上述混合分散液继续使用搅拌器以300r/min的转速搅拌，时间为5min；

步骤6：将搅拌完成后的分散液进行抽滤清洗，使用蒸馏水和乙醇分别清洗3遍；

步骤7：将清洗后的材料置于50℃烘箱中干燥24h，得到包覆cl-20材料。

实施例5

步骤1：配置100mmol/l的tris溶液30ml，溶液ph值为8.5；

步骤2：在30ml溶液中加入800mmol/l的高碘酸钠，完全溶解于溶液中；

步骤3：将10ghmx置于上述配置的溶液中，使用搅拌器以200r/min的转速搅拌混合分散液，使炸药颗粒表面与溶液完全充分润湿；

步骤4：在上述混合分散液中加入浓度为400mmol/l的盐酸多巴胺，搅拌使之完全溶解；

步骤5：将上述混合分散液继续使用搅拌器以500r/min的转速搅拌，时间为0.5min；

步骤6：将搅拌完成后的分散液进行抽滤清洗，使用蒸馏水和乙醇分别清洗2遍；

步骤7：将清洗后的材料置于50℃烘箱中干燥5h，得到包覆hmx材料。

实施例6

步骤1：配置100mmol/l的tris溶液100ml，溶液ph值为8.5；

步骤2：在100ml溶液中加入20mmol/l的高碘酸钠，完全溶解于溶液中；

步骤3：将50ghmx置于上述配置的溶液中，使用搅拌器以300r/min的转速搅拌混合分散液，使炸药颗粒表面与溶液完全充分润湿；

步骤4：在上述混合分散液中加入浓度为10mmol/l的盐酸多巴胺，搅拌使之完全溶解；

步骤5：将上述混合分散液继续使用搅拌器以500r/min的转速搅拌，时间为20min；

步骤6：将搅拌完成后的分散液进行抽滤清洗，使用蒸馏水和乙醇分别清洗2遍；

步骤7：将清洗后的材料置于50℃烘箱中干燥5h，得到包覆hmx材料。

表1为实施例1中制备的改性hmx晶体与原始hmx的机械感度对比数据，通过测试数据对比可知，改性后的hmx晶体的摩擦感度从100％下降至0。

表2为实施例2中制备的改性rdx晶体与原始rdx的机械感度对比数据，其摩擦感度从70％下降至20％。

表3为实施例3中制备的改性cl-20晶体与原始cl-20的机械感度对比数据，其特性落高从12cm上升至25cm，改性材料的机械感度降低，安全性更好。

表1

表2

表3

本发明快速均匀包覆含能材料制备方法工艺简单，只需在配置的溶液中搅拌即可，可大规模批量制备，且反应时间短，降低反应过程的风险点；儿茶酚类物质是通过酚羟基氧化成醌基后，分子间相互作用形成堆叠，最后形成聚合物。在反应溶液中添加氧化剂后，可使酚羟基氧化成醌基的反应速度极大的提高，使得反应迅速反应，缩短聚合反应时间，而不添加氧化剂的反应溶液，只能依靠空气中含有的微弱含氧环境来缓慢氧化酚羟基基团，因此，聚合反应速度较慢。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。