一种用于激光起爆的共晶炸药及其制备方法与流程

本发明涉及含能材料，尤其涉及一种用于激光起爆的共晶炸药及其制备方法。

背景技术：

1、起爆药最为含能材料最重要的组成部分之一，经历了漫长的发展，由此发展出了各式各样的起爆系统。与传统的火花、摩擦等起爆或点火方式相比，激光起爆被认为是一种更安全、更可靠的起爆方式，因为它不仅提高了起爆装置的精确性和远程操作能力，还大大简化了引爆装置的结构。然而随着大量性能优异，价格低廉的激光器的发展，近年来对许多含能金属配合物(ecpps)的激光引发行为进行了探索，发现许多含cu，ag，co，pb等过渡金属和富氮杂环配体结合抗衡离子的ecpps在激光辐照下都可以起爆。

2、尽管含能金属配位化合物(ecpps)在激光吸收效率和爆轰能力方面都具有不错的表现，但ecpps往往都极其敏感，这给实际应用过程中的生产和储存带来了极大的挑战；由于过渡金属以及卤素元素的存在，爆炸产物给环境很大的污染，这不符合绿色化学的设计标准；最重要的是过渡金属的含氧酸盐成本高昂、合成过程复杂以及常常依赖腐蚀性试剂，常伴随潜在的安全风险，并且在获取原材料方面面临一定的困难，这大大增加了起爆药制备的复杂性和成本，想要实际应用依旧存在许多问题。所以开发新一代的无金属激光起爆药是十分迫切、必要同时具有重大实际意义的。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于激光起爆的共晶炸药及其制备方法，本发明选择爆轰性能较好的datnbi为“一级炸药”，cl-20为“二级炸药”，通过混合溶剂挥发结晶，制备了datnbi和cl-20的新的共晶，并将其用于激光起爆实验。本发明通过共晶技术能平衡不同组分的性质，实现不同组分的分子级均匀混合以及气化时间更短，降低电子跃迁带隙，大大增加了cl-20起爆的远程操作能力，一定程度上降低了起爆风险系数。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种用于激光起爆的共晶炸药，共晶炸药的基本结构包括一个cl-20分子、两个datnbi分子和两个乙腈分子；

4、共晶炸药的晶胞参数为ɑ＝94.764°，β＝95.065°，γ＝107.066°，z＝2，属于单斜晶系，p-1空间群。

5、进一步方案为，所述共晶炸药使用cu-kα辐射x射线粉末衍射谱具有明显区别于cl-20与datnbi的尖锐新衍射峰；

6、x射线衍射图谱，以衍射角2θ表示为：5.381°，9.443°，10.497°，11.618°，12.079°，15.097°，15.343°，16.880°，21.062°，23.962°，25.679°，26.580°，27.361°，27.901°，30.457°，31.517°，34.179°处各有特征衍射峰，其中每个衍射峰的处的误差为士0.2°。

7、进一步方案为，所述共晶炸药使用差式扫描量热法测定dsc曲线进行测试时，所得共晶体的峰值分解温度为230℃，起始分解温度为214℃，具有较好的热稳定性。

8、本发明另一方面还提供了一种用于激光起爆的共晶炸药的制备方法，包括如下步骤；

9、步骤一：cl-20与datnbi共晶溶液的制备；

10、将cl-20与datnbi的用量摩尔比为2:1～3:1溶解在乙腈溶剂中，充分溶解，过滤，得到共晶溶液；

11、步骤二：cl-20/datnbi共晶炸药的制备；

12、将所述cl-20与datnbi共晶溶液置于室温下，缓慢挥发48h-72h，滤出母液，得到cl-20/datnbi共晶炸药。

13、进一步方案为，所述步骤一中cl-20和datnbi按照摩尔比为2：1溶解在有机溶剂中。

14、共晶炸药由cl-20分子、datnbi分子和乙腈分子按摩尔比1：2：2通过分子间氢键结合形成；

15、本发明再一方面还提供了上述的共晶炸药作为含能材料的用途。

16、本发明又一方面还提供了上述的制备方法得到的共晶炸药作为含能材料的用途。

17、本发明的有益效果在于：

18、本发明的cl-20/datnbi共晶有低感，良好热稳定性，优异的安全性能，其撞击感度大于5j，其摩擦感度大于144n，该化合物是低感的绿色起爆药剂材料；可通过分子层面的层级引爆结构用作新一代无金属的激光起爆药，在激光起爆领域有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种用于激光起爆的共晶炸药，其特征在于，共晶炸药的基本结构包括一个cl-20分子、两个datnbi分子和两个乙腈分子；

2.如权利要求1所述的一种用于激光起爆的共晶炸药，其特征在于，所述共晶炸药使用cu-kα辐射x射线粉末衍射谱具有明显区别于cl-20与datnbi的尖锐新衍射峰；

3.如权利要求1所述的一种用于激光起爆的共晶炸药，其特征在于，所述共晶炸药使用差式扫描量热法测定dsc曲线进行测试时，所得共晶体的峰值分解温度为230℃，起始分解温度为214℃。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种用于激光起爆的共晶炸药的制备方法，其特征在于，包括如下步骤；

5.如权利要求4所述的一种用于激光起爆的共晶炸药的制备方法，其特征在于，所述步骤一中cl-20和datnbi按照摩尔比为2：1溶解在有机溶剂中。

6.如权利要求1-3任一项所述的共晶炸药作为含能材料的用途。

7.如权利要求4-5任一项所述的制备方法得到的共晶炸药作为含能材料的用途。

技术总结
本发明公开了一种用于激光起爆的共晶炸药及其制备方法，共晶炸药的基本结构包括一个CL‑20分子、两个DATNBI分子和两个乙腈分子；共晶炸药的晶胞参数为ɑ＝94.764°，β＝95.065°，γ＝107.066°，Z＝2，属于单斜晶系，P‑1空间群。本发明的CL‑20/DATNBI共晶有低感，良好热稳定性，可通过分子层面的层级引爆结构用作新一代无金属的激光起爆药，在激光起爆领域有良好的应用前景。

技术研发人员：张祺,王影,郝世龙,罗郑航
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院化工材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17