專利名稱：一種超細多孔奧克托今的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種炸藥的制備方法，具體涉及一種超細多孔奧克托今的制備方法。
技術背景
理論上，將炸藥細化到微米級(粒徑小于IOum)及納米級(粒徑小于IOOnm)，其總比面積將顯著增大，表面活性原子及基團增多，更有利于起爆。同時，炸藥的孔隙度對于炸藥沖擊起爆也具有一定的作用，孔隙度較多可能形成較多的熱點，降低沖擊起爆閾值。因此，研究，研制超細多孔的高能炸藥對于改進裝藥的綜合性能，提高炸藥爆炸性能具有積極的作用。奧克托今(HMX)是當前綜合性能最好的主體炸藥，具有爆速高、密度大，良好的熱安定性和化學穩(wěn)定性，除作高能耐熱炸藥外，還能單獨作為彈藥或者和梯恩梯(TNT)混合使用，用于高威力導彈和火箭彈裝藥。隨著材料科學的發(fā)展以及現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭對武器彈藥高能高安全性的要求，超細HMX的研究成為近年來火炸藥研究領域的重要方向。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)HMX的超細多孔化，即使HMX顆粒粒徑處于亞微米級，并具有較大的比表面積和孔隙率，從而大幅度改善HMX的起爆傳爆特性和感度。同時其它性能滿足高能炸藥的其它使用要求。為此本發(fā)明提出了一種新型的超細多孔HMX的制備方法，通過HMX與溶劑的分子加合物熱解制備出一種超細晶粒和高孔隙率和多孔結構的HMX顆粒。
本發(fā)明的目的具體是通過以下步驟來實現(xiàn)的
一種超細多孔奧克托今的制備方法，包括如下步驟
1、以普通β晶型HMX為原料，制備HMX與N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)的分子加合物。制備方法可以為以下兩種方法的任意一種
1)溶劑降溫法重結晶制備HMX與DMF的分子加合物。將HMX溶解于一定量的DMF 中，置于設定好溫度的恒溫水浴中，開啟攪拌器溶解完全后，通過降溫法重結晶，得到HMX 與DMF的分子加合物，降溫至溫度5°C 15°C為宜。
2)直接溶劑絡合法制備HMX與DMF的分子加合物。將HMX用一定的DMF溶劑浸潤，直接絡合反應得到HMX與DMF的分子加合物。
2、將得到的分子加合物通過X射線粉末衍射分析驗證是否完全得到HMX與DMF的分子加合物。
3、過濾、洗滌出步驟1中的HMX與DMF的分子加合物，在自然通風狀況下保存 24h 48h。
4、將步驟3中得到的HMX與DMF的分子加合物平鋪于干燥皿中，置于75°C 125°C 溫度之間烘干，除去溶劑分子，得到超細多孔HMX。
以上步驟1的方法1)HMX與DMF的質量百分比為1 5 ；方法2)中HMX與DMF的質量百分比為1 1。
步驟3中得到的樣品需要均勻鋪開，厚度小于1mm。
步驟4的烘干時間根據(jù)樣品量和溫度時間確定。(根據(jù)干燥溫度和樣品量，干燥時間有所差異，一般在120°C的干燥溫度下，樣品量為10g，大約需要池的烘干處理)。
采用本方法制備的超細多孔HMX，方法簡單可靠，所制備出的HMX晶粒含有大量納米尺度的孔隙結構，強度較低，易于研磨成為超細的粉末HMX。


圖1超細多孔HMX的DSC曲線圖2超細多孔HMX的TG圖3HMX與DMF的分子加合物的X射線衍射圖4超細多孔HMX的X射線衍射圖5HMX與DMF的分子加合物的紅外譜圖6超細多孔HMX的紅外譜圖7普通HMX放大倍率500X下的掃描電鏡圖8普通HMX放大倍率2000X下的掃描電鏡圖9超細多孔HMX放大倍率2000X下的掃描電鏡圖10超細多孔HMX放大倍率20000X下的掃描電鏡圖。
具體實施方式
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。以下的實施例僅用于對本發(fā)明做詳細的說明，而非對本發(fā)明的限制。
實施例1
一種超細多孔奧克托今的制備方法，包括如下步驟
(1)稱取HMX粉末llg，緩慢倒入三口圓底燒瓶中，再稱取分析純的DMF溶液100g， 置于已升溫至75°C恒溫水浴槽中，開啟攪拌器溶解，待全部HMX溶解后，開啟預先設定好的降溫程序，逐步析出分子加合物晶體，待溫度為13°C恒定池后，真空循環(huán)泵抽濾濾出固體物質-分子加合物。
(2)取部分分子加合物樣品進行XRD分析，確認得到HMX與DMF的分子加合物。如果不是分子加合物，則按照步驟1重新制備。
(3)將過濾出的HMX與DMF的分子加合物在自然通風狀況下保持24h 4 后， 將其均勻平鋪在干燥皿上，置于真空烘箱內，于75°C 125°C溫度之間(最佳能效溫度為 100°C)進行真空干燥，除去DMF溶劑分子，干燥一定時間后(根據(jù)干燥溫度和樣品量，干燥時間有所差異，一般在120°C的干燥溫度下，樣品量為10g，大約需要池的烘干處理)，關閉真空泵，保溫30min后，通入空氣開始降溫，降至40°C以下時，開啟真空烘箱，取出樣品。
(4)將烘干后的樣品進行X射線粉末衍射(XRD)分析，如果樣品中不含有HMX與 DMF的分子加合物，則完成樣品制備；如果樣品中還殘留有HMX與DMF的分子加合物，則需要進一步真空干燥，除去分子加合物中的溶劑分子，使其全部轉換成為β型HMX。
為了更好的驗證制備效果，可繼續(xù)采用如下步驟進行分析驗證。
(5)將制備好的樣品進行結構與表面分析，驗證材料的結構與表面特性。
(6)將制備好的樣品進行熱分析，考察其熱安定性和熱分解性能。
(7)對制備好的樣品的機械感度進行分析，考察其安全性能。
實施例2
一種超細多孔奧克托今的制備方法，包括如下步驟
(1)稱取HMX粉末約lg(稱準至0. 0002g)，置于在45°C已恒重過的Φ 25mm的稱量瓶內，逐滴加入ImL的DMF溶液使試樣全部浸潤，絡合反應5min，將稱量瓶放入45°C真空烘箱中待真空恒定后保持池后取出稱量瓶，放在干燥器內冷卻0. 5h后稱重，直至恒重，得到 HMX與DMF的分子加合物。
(2)將得到的分子加合物在自然通風的狀況下保持Mh，使其除去分子加合物之間多余的DMF溶劑。
(3)取部分樣品進行XRD分析，如果全部為HMX與DMF的分子加合物則進行步驟 G)，否則從步驟(1)重新制備。
(4)將步驟⑵中的分子加合物置于預先升溫到75°C 125°C中的真空烘箱中，開啟真空抽氣進行干燥1 2h，除去分子加合物分子內部的DMF溶劑分子。待樣品烘干后，關閉真空泵，保溫30min后，通入空氣開始降溫，降至40°C以下時，開啟真空烘箱，取出樣品。
為了更好的驗證制備效果，可繼續(xù)采用同實施例1中的(4) (7)的步驟進行分析驗證。
通過上述實施例制備的超細多孔奧克托今，進行了其物化性能、感度性能和爆轟性能、結構與表面分析，具體分析結果如下。
(1)物化性能
本發(fā)明制備的超細多孔HMX的理論密度為1.902g/cm3，5秒延滯期爆發(fā)點為 299 °C，真空安定性為 Ig 放氣量 0. 03mL/100°C /48h 和 0. 052mL/120°C /48h。而普通HMX的k延滯期爆發(fā)點為327 °C，真空安定性為Ig放氣量0. 06mL/100 °C /48h和 0. 08mL/120°C /48h。以上數(shù)據(jù)說明，超細多孔HMX較之普通HMX的更好熱安定性和良好的起爆性能。
(2)熱分解性能
DSC曲線(附圖1)顯示，其分解經歷晶型轉換吸熱和分解放熱兩個過程，其晶型轉換溫度溫度為176°C，分解初始溫度為281°C，分解峰值溫度為284°C。TG曲線(附圖2)顯示在 300°C有明顯的質量損失，為總質量的97%。同樣條件下普通HMX的初始熔化溫度為278°C，初始分解溫度271. O0C，分解峰值溫度為四4. 8°C。
(3)感度性能
依據(jù)GJB 772A-1997《炸藥測試方法》中摩擦感度測試方法602. 1-爆炸概率法， 摩擦感度的試驗條件擺角90°，擺錘重量為1. ^(g，表壓為3. 92Mpa，藥量為20mg ；本方法制備的超細多孔HMX的摩擦感度為80%。
依據(jù)GJB 772A-1997《炸藥測試方法》中撞擊感度測試方法601. 2_特性落高法和 601. 1-爆炸概率法，撞擊感度的試驗條件落高25cm，落錘質量為10Kg，藥量為50mg。本方法制備的超細多孔HMX的撞擊感度為56%。
(4)結構與表面性能
X射線粉末衍射(XRD)(附圖3、附圖4)分析表明，通過真空干燥除去HMX與DMF 分子加合物分子間的DMF溶劑分子后，所得樣品中全部為β型ΗΜΧ。晶粒度fikherrer公式計算，平均晶粒度約為156nm ；
傅立葉變化紅外光譜(FTIR)(附圖5、附圖6)分析表明，所得樣品中不含有DMF溶劑分子。
掃描電子顯微鏡(SEM)(附圖7至附圖10)表明，與普通HMX相比，本發(fā)明制備的 HMX樣品含有大量孔隙結構，且粒徑更小。
采用靜態(tài)吸附分析法(NOVA 2000比表面積分析儀)，所得樣品的比表面積為 3. 16m2/g。
采用激光粒度分析法得到樣品的平均顆粒度為124 μ m。
權利要求
1.一種超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于包括如下步驟步驟一、以普通奧克托今為原料，制備奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物；步驟二、過濾、洗滌出步驟一中的奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物，在自然通風狀況下保存24h 48h ；步驟三、將步驟二中得到的分子加合物平鋪于干燥皿中，置于75°C 125°C溫度之間烘干，得到超細多孔奧克托今。
2.根據(jù)權利要求1所述超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于步驟一中，制備奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物是采用如下兩種方法中的任意一種方法一、溶劑降溫法重結晶制備奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物將奧克托今溶解于一定量的N，N-二甲基甲酰胺中，置于設定好溫度的恒溫水浴中，開啟攪拌器溶解完全后，通過降溫法重結晶，得到奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物；方法二、直接溶劑絡合法制備奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物將奧克托今用一定的N，N- 二甲基甲酰胺溶劑浸潤，直接絡合反應得到奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物。
3.根據(jù)權利要求2所述超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于所述方法一中奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的質量百分比為1 5;方法二中奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的質量百分比為1 1。
4.根據(jù)權利要求1所述超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于步驟一制備奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物之后，要取部分分子加合物樣品進行X射線粉末衍射分析，確認是否得到奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物，如果未得到奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物，則按照步驟一重新制備。
5.根據(jù)權利要求1所述超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于所述步驟二中，在自然通風狀況下保存24h 4 時，奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物需要均勻鋪開，堆積厚度小于1mm。
6.根據(jù)權利要求1所述超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于步驟三中烘干是采用真空烘干的方式進行的。
7.根據(jù)權利要求6所述超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于步驟三中烘干溫度為100°C。
8.根據(jù)權利要求1所述超細多孔奧克托今的制備方法，其特征在于在步驟三進行時， 將烘干后的樣品進行X射線粉末衍射分析，如果樣品中不含有奧克托今與N，N- 二甲基甲酰胺的分子加合物，則完成樣品制備；如果樣品中還殘留有奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物，則需要進一步真空干燥，除去分子加合物中的溶劑分子，使其全部轉換成為超細多孔奧克托今。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超細多孔奧克托今的制備方法，包括如下步驟步驟一、以普通奧克托今為原料，制備奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物；步驟二、過濾、洗滌出步驟一中的奧克托今與N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物，在自然通風狀況下保存24h～48h；步驟三、將步驟二中得到的分子加合物平鋪于干燥皿中，置于75℃～125℃溫度之間烘干，得到超細多孔奧克托今。采用本方法制備的超細多孔HMX，方法簡單可靠，所制備出的HMX晶粒含有大量納米尺度的孔隙結構，強度較低，易于研磨成為超細的粉末HMX。
文檔編號C07D257/02GK102503905SQ20111030193
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者劉曉鋒, 劉渝, 孫杰, 康彬, 張浩斌, 徐瑞娟, 鄭敏俠 申請人:中國工程物理研究院化工材料研究所