共晶盐起爆药及其制备方法与流程

本发明涉及起爆药的技术领域，具体是一种共晶盐起爆药及其制备方法。

背景技术：

起爆药是一种具有特殊性质的含能材料，其大量用于各种起爆装置和爆炸装置的始发装药装填。它作为爆炸装置的动力心脏，控制着火工品的可靠性能及各种作用效果，故其安全性、可靠性与效能备受关注。

长期以来，起爆药作为一门独立学科并没有取得突破性进展。随着对武器弹药用火工品安全性的要求越来越高，现役大量使用的la（叠氮化铅）、ltnr（2,4,6-三硝基间苯二酚铅）在性能上的缺陷也越来越明显。la的针刺、火焰感度差，不与金属铜相容，ltnr对静电过分敏感（静电放电发火能量仅为0.0001j）。这些常常导致火工品及药剂勤务处理和使用中发生重大事故，也阻碍了先进火工品的发展。

从环保角度分析，火工品面临没有合适的环保型起爆药可选的局面。统计现已生产定性的二十余种单质起爆药中，只有二硝基重氮酚(ddnp)，四氮烯不含金属成分。其他起爆药均含汞、铅、钴、镉、镍等有毒重金属成分。而上述起爆药，由于各种性能缺陷(光稳定性差、能量不足、过度敏感等)仅相当有限的应用于民爆用雷管及子弹底火中。

随着现代生产理念和火工品新起爆技术的发展，现役起爆药难以满足先进火工品技术的指标要求。特别是在民用爆破领域，几乎没有符合长期适用性的起爆用含能材料可选。高安全性、高可靠性、高精度系列爆破器材成为必然的发展趋势。因此，急需制备出集安全、感度适宜与高能输出、环保为一体的新一代起爆药品种。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种安全绿色乌洛托品-铵高氯酸盐共晶起爆药，为二高氯酸乌洛托品与高氯酸盐的离子共晶化合物，具有吸湿性小、爆炸威力大的优点。

其中二高氯酸乌洛托品和高氯酸盐均是含能材料，二者单独存在时均无法作为起爆药使用，较为安全，而且不含有重金属。

上述共晶盐起爆药的进一步设置为：为二高氯酸乌洛托品与高氯酸铵的共晶化合物，其化学式为c6h14n4·nh4·(clo4)3。

其中铵根离子能够有效的抑制乌洛托品的分解。乌洛托品在酸性条件下分解为nh4⁺和甲醛，该过程为可逆过程，在体系中引入nh4⁺，可将平衡向左移动，从而抑制乌洛托品的分解

未引入铵根的二高氯酸乌洛托品纯净物在166.5℃时熔化，而形成共晶的专利所述化合物在185℃时熔化，从而证明共晶化合物存在大量的氢键，有助于提高稳定性；作为对照，同为共晶盐的乌洛托品-肼高氯酸盐共晶化合物在55℃时变色分解，证明高氯酸铵中铵离子的引入可在化学动力学上有效抑制乌洛托品盐的分解。

本发明的目的之二在于提供上述共晶盐起爆药的制备方法，包括以下步骤：s1、将含氨原料、乌洛托品、高氯酸单体和/或高氯酸离子盐在溶液状态下进行中和反应，得到沉淀的反应物；s2、提取所述反应物，进行清洗以及干燥得到所述共晶盐起爆药。

上述制备方法的进一步设置为：所述s2中清洗采用水洗或醇洗。

上述制备方法的进一步设置为：所述s2中的干燥的温度为30-70℃。

上述制备方法的进一步设置为：所述含氨原料为氨和/或铵离子盐。

上述制备方法的进一步设置为：所述含氨原料至少包括氨气、液氨、氨水和含氨有机/无机溶液中的一种或多种。

上述制备方法的进一步设置为：所述铵离子盐至少包括高氯酸铵、碳酸氢铵、碳酸铵、氯化铵、硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸三铵、氟化铵、溴化铵和碘化铵中的一种或多种。

上述制备方法的进一步设置为：所述中和反应温度≤70℃。

上述制备方法的进一步设置为：所述中和反应温度为5-60℃。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明的共晶盐起爆药中所选用的两种用于合成共晶盐的化合物均属于含能材料，但是开放点燃时仅具有燃烧性质，较为安全，单独存在时无法作为起爆药使用，使用共晶手段达到极为致密的混合状态后，使得形成的共晶盐还可以作为起爆药使用。

2、起爆药一般都敏感、撞击易爆炸，所以不安全，但是本发明的共晶盐起爆药更为钝感和安全。

3、本发明的共晶盐起爆药不含重金属，生产、使用更加绿色环保。

4、本发明的共晶盐起爆药使用大宗化工原料，材料来源广泛，制造成本低，利于工业生产。

5、在本发明的制备方法中，在二次制备时可以采用上一次制备的反应溶液，即母液可以循环利用，并且由于所用反应溶剂为水，又在常温、浓（饱和）溶液下进行，在二次反应时，使用上一次的反应液，可以提高反应得率。母液经多次循环后产生有限废液，处理方便，对环境友好，生产上的优越性非常突出。

6、本发明的共晶盐起爆药在雷管壳体被人为改装/破坏或不使用制式雷管壳体时，难以作为引爆物使用，降低了意外流入民间后被不法分子利用的风险，增加了社会安全保障。

附图说明

图1是本发明的共晶盐起爆药的红外光谱图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

实施例1

称取2.8g乌洛托品和2.36g高氯酸铵，混合后加入15ml纯净水，震荡溶解为澄清液体。

在25℃下搅拌滴加8.6g70%高氯酸，滴加即产生大量沉淀，震荡后沉淀不溶解。

用滴管移出上层清液，再加入15ml乙醇洗涤，然后过滤，重复洗涤过滤3次，得到产物，即二高氯酸乌洛托品和高氯酸铵的共晶化合物(wa)。

将产物在40℃下鼓风干燥4h。

最终得到产物7.4g，理论产量9.16g，产率80.79%。

实施例2

称取7.01g乌洛托品、3.4g25%氨水，混合后加入30ml纯净水震荡后溶解为澄清液体。

在25℃下搅拌滴加5.6g70%高氯酸，滴加即产生大量沉淀，震荡后沉淀不溶解。

用滴管移出上层清液，再加入30ml乙醇洗涤，然后过滤，重复洗涤过滤3次，得到产物，即二高氯酸乌洛托品和高氯酸铵的共晶化合物(wa)。

将产物在40℃下鼓风干燥4h。

最终得到产物19.03g，理论产量22.93g，产率82.99%。

整个制备过程中，不需要高温，合成步骤少，仅需一步反应，无需后续的物理混合步骤，降低了生产风险。

实施例1制备得到二高氯酸乌洛托品和高氯酸铵的共晶化合物(wa)的化学反应式：

c6h12n2+nh4clo4+2hclo4====c6h14n4·nh4·(clo4)3

实施例2制备得到二高氯酸乌洛托品和高氯酸铵的共晶化合物(wa)的化学反应式：

c6h12n2+nh3+3hclo4====c6h14n4·nh4·(clo4)3

上述产物的密度为1.858g/cm³。使用cbs-4m方法计算得到生成焓为-573.77kj/mol；使用k-j方程计算爆速为8540m/s，爆热为5240kj/kg，爆压为33gpa，爆容为745l/kg，计算表明wa具有良好的爆炸性质。

在依gjb5891.19-2006标准进行的起爆药极限起爆药量测定中，在加强帽存在下，wa对49mpa压力下rdx(黑索金)极限起爆药量为80mg，表明wa可作为起爆药使用。

从安全性的角度来说，现役主要起爆药la的特征落高为24cm，d.s为33cm，nhn为26cm，wa为25cm，敏感程度类似于主要现役起爆药；但在大多数情况下wa在撞击后仅发生局部分解变色，不会像现役的la、ddnp等起爆药直接爆炸，安全性较高。

另外，wa在简易约束包装后，经火焰引燃仅发生燃烧，无法作为引爆物使用；而现役如la、ddnp、d.s等起爆药在同等条件下，经火焰引燃后立即发生爆轰，流入民间易被不法分子利用。

另外，wa对光不敏感，wa在阳光直射下，储存1年，颜色、质量不发生变化；la、ddnp在同样储存条件下经1月阳光直射，颜色变暗，发生大量分解。

称取1.9999g和2.0001g试样，在75℃下加热48h后，均失重0.0007g，失重率0.035%。将铁、铜、纯铝、6061铝合金埋入wa12个月后，铁表面出现大量锈蚀，铜表面氧化发黑，铝与6061铝合金表面依然有光泽，显微镜下无锈蚀痕迹，表明wa与雷管常用材料铝及6061铝合金相容性良好。

使用显微熔点测定仪测得wa熔点185℃。

将1g的wa置于温度25℃、湿度60%的环境中24h，增重0.00213g，吸湿率0.213%。

将1g的wa压装入φ8×6mm的6061铝合金管中，装药密度1.57g/cm³，对10mm厚的7021铝合金板炸坑深度为2.5mm；同样条件下硝酸肼镍起爆药对铝板炸坑深度为1.5mm，黑索金对铝板炸坑深度为2.6mm。

这些数据表明了wa具有制造简单，不吸湿，能量大，不含重金属，环境友好等特点。wa是第一种以乌洛托品为组分的纯净物起爆药。

参见下表，表1统计了wa与现役的多种起爆药在多方面的对比情况。

表1常见工业用起爆药性能对比表

备注：la-叠氮化铅；d·s-叠氮化铅·斯蒂芬酸铅共沉淀；ddnp-二硝基重氮酚；nhn-硝酸肼镍；mf-雷汞。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。