一种超细多孔奥克托今的制备方法

摘要

本发明公开了一种超细多孔奥克托今的制备方法，包括如下步骤：步骤一、以普通奥克托今为原料，制备奥克托今与N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物；步骤二、过滤、洗涤出步骤一中的奥克托今与N，N-二甲基甲酰胺的分子加合物，在自然通风状况下保存24h～48h；步骤三、将步骤二中得到的分子加合物平铺于干燥皿中，置于75℃～125℃温度之间烘干，得到超细多孔奥克托今。采用本方法制备的超细多孔HMX，方法简单可靠，所制备出的HMX晶粒含有大量纳米尺度的孔隙结构，强度较低，易于研磨成为超细的粉末HMX。

权利要求

1.一种超细多孔奥克托今的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、以普通奥克托今为原料，制备奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物；

步骤二、过滤、洗涤出步骤一中的奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物，在自然通风状况下保存24h～48h；

步骤三、将步骤二中得到的分子加合物平铺于干燥皿中，置于75℃～125℃温度之间烘干，得到超细多孔奥克托今；

步骤一中，制备奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物是采用如下两种方法中的任意一种：方法一、溶剂降温法重结晶制备奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物：将奥克托今溶解于一定量的N,N-二甲基甲酰胺中，置于设定好温度的恒温水浴中，开启搅拌器溶解完全后，通过降温法重结晶，得到奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物；

方法二、直接溶剂络合法制备奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物：将奥克托今用一定的N,N-二甲基甲酰胺溶剂浸润，直接络合反应得到奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物；

所述方法一中奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的质量百分比为1：5；方法二中奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的质量百分比为1：1；

步骤一制备奥克托今与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样品进行X射线粉末衍射分析，确认是否得到奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物，如果未得到奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物，则按照步骤一重新制备；

在步骤三进行时，将烘干后的样品进行X射线粉末衍射分析，如果样品中不含有奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物，则完成样品制备；如果样品中还残留有奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物，则需要进一步真空干燥，除去分子加合物中的溶剂分子，使其全部转换成为超细多孔奥克托今。

2.根据权利要求1所述超细多孔奥克托今的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，在自然通风状况下保存24h～48h时，奥克托今与N,N-二甲基甲酰胺的分子加合物需要均匀铺开，堆积厚度小于1mm。

3.根据权利要求1所述超细多孔奥克托今的制备方法，其特征在于：步骤三中烘干是采用真空烘干的方式进行的。

4.根据权利要求3所述超细多孔奥克托今的制备方法，其特征在于：步骤三中烘干温度为100℃。

说明书

一种超细多孔奥克托今的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种炸药的制备方法，具体涉及一种超细多孔奥克托今的制备方法。

背景技术

[0002] 理论上，将炸药细化到微米级(粒径小于10um)及纳米级(粒径小于100nm)，其总比面积将显著增大，表面活性原子及基团增多，更有利于起爆。同时，炸药的孔隙度对于炸药冲击起爆也具有一定的作用，孔隙度较多可能形成较多的热点，降低冲击起爆阈值。因此，研究，研制超细多孔的高能炸药对于改进装药的综合性能，提高炸药爆炸性能具有积极的作用。奥克托今(HMX)是当前综合性能最好的主体炸药，具有爆速高、密度大，良好的热安定性和化学稳定性，除作高能耐热炸药外，还能单独作为弹药或者和梯恩梯(TNT)混合使用，用于高威力导弹和火箭弹装药。随着材料科学的发展以及现代高科技战争对武器弹药高能高安全性的要求，超细HMX的研究成为近年来火炸药研究领域的重要方向。

发明内容

[0003] 本发明的目的是实现HMX的超细多孔化，即使HMX颗粒粒径处于亚微米级，并具有较大的比表面积和孔隙率，从而大幅度改善HMX的起爆传爆特性和感度。同时其它性能满足高能炸药的其它使用要求。为此本发明提出了一种新型的超细多孔HMX的制备方法，通过HMX与溶剂的分子加合物热解制备出一种超细晶粒和高孔隙率和多孔结构的HMX颗粒。

[0004] 本发明的目的具体是通过以下步骤来实现的：

[0005] 一种超细多孔奥克托今的制备方法，包括如下步骤：

[0006] 1、以普通β晶型HMX为原料，制备HMX与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的分子加合物。制备方法可以为以下两种方法的任意一种：

[0007] 1)溶剂降温法重结晶制备HMX与DMF的分子加合物。将HMX溶解于一定量的DMF中，置于设定好温度的恒温水浴中，开启搅拌器溶解完全后，通过降温法重结晶，得到HMX与DMF的分子加合物，降温至温度5℃～15℃为宜。

[0008] 2)直接溶剂络合法制备HMX与DMF的分子加合物。将HMX用一定的DMF溶剂浸润，直接络合反应得到HMX与DMF的分子加合物。

[0009] 2、将得到的分子加合物通过X射线粉末衍射分析验证是否完全得到HMX与DMF的分子加合物。

[0010] 3、过滤、洗涤出步骤1中的HMX与DMF的分子加合物，在自然通风状况下保存24h～48h。

[0011] 4、将步骤3中得到的HMX与DMF的分子加合物平铺于干燥皿中，置于75℃～125℃温度之间烘干，除去溶剂分子，得到超细多孔HMX。

[0012] 以上步骤1的方法1)HMX与DMF的质量百分比为1∶5；方法2)中HMX与DMF的质量百分比为1∶1。

[0013] 步骤3中得到的样品需要均匀铺开，厚度小于1mm。

[0014] 步骤4的烘干时间根据样品量和温度时间确定。(根据干燥温度和样品量，干燥时间有所差异，一般在120℃的干燥温度下，样品量为10g，大约需要2h的烘干处理)。

[0015] 采用本方法制备的超细多孔HMX，方法简单可靠，所制备出的HMX晶粒含有大量纳米尺度的孔隙结构，强度较低，易于研磨成为超细的粉末HMX。

附图说明

[0016] 图1超细多孔HMX的DSC曲线图；

[0017] 图2超细多孔HMX的TG图；

[0018] 图3 HMX与DMF的分子加合物的X射线衍射图；

[0019] 图4超细多孔HMX的X射线衍射图；

[0020] 图5 HMX与DMF的分子加合物的红外谱图；

[0021] 图6超细多孔HMX的红外谱图；

[0022] 图7普通HMX放大倍率500X下的扫描电镜图；

[0023] 图8普通HMX放大倍率2000X下的扫描电镜图；

[0024] 图9超细多孔HMX放大倍率2000X下的扫描电镜图；

[0025] 图10超细多孔HMX放大倍率20000X下的扫描电镜图。

具体实施方式

[0026] 下面通过实施例进一步说明本发明。以下的实施例仅用于对本发明做详细的说明，而非对本发明的限制。

[0027] 实施例1

[0028] 一种超细多孔奥克托今的制备方法，包括如下步骤：

[0029] (1)称取HMX粉末11g，缓慢倒入三口圆底烧瓶中，再称取分析纯的DMF溶液100g，置于已升温至75℃恒温水浴槽中，开启搅拌器溶解，待全部HMX溶解后，开启预先设定好的降温程序，逐步析出分子加合物晶体，待温度为13℃恒定2h后，真空循环泵抽滤滤出固体物质-分子加合物。

[0030] (2)取部分分子加合物样品进行XRD分析，确认得到HMX与DMF的分子加合物。如果不是分子加合物，则按照步骤1重新制备。

[0031] (3)将过滤出的HMX与DMF的分子加合物在自然通风状况下保持24h～48h后，将其均匀平铺在干燥皿上，置于真空烘箱内，于75℃～125℃温度之间(最佳能效温度为100℃)进行真空干燥，除去DMF溶剂分子，干燥一定时间后(根据干燥温度和样品量，干燥时间有所差异，一般在120℃的干燥温度下，样品量为10g，大约需要2h的烘干处理)，关闭真空泵，保温30min后，通入空气开始降温，降至40℃以下时，开启真空烘箱，取出样品。

[0032] (4)将烘干后的样品进行X射线粉末衍射(XRD)分析，如果样品中不含有HMX与DMF的分子加合物，则完成样品制备；如果样品中还残留有HMX与DMF的分子加合物，则需要进一步真空干燥，除去分子加合物中的溶剂分子，使其全部转换成为β型HMX。

[0033] 为了更好的验证制备效果，可继续采用如下步骤进行分析验证。

[0034] (5)将制备好的样品进行结构与表面分析，验证材料的结构与表面特性。

[0035] (6)将制备好的样品进行热分析，考察其热安定性和热分解性能。

[0036] (7)对制备好的样品的机械感度进行分析，考察其安全性能。

[0037] 实施例2

[0038] 一种超细多孔奥克托今的制备方法，包括如下步骤：

[0039] (1)称取HMX粉末约1g(称准至0.0002g)，置于在45℃已恒重过的Φ25mm的称量瓶内，逐滴加入1mL的DMF溶液使试样全部浸润，络合反应5min，将称量瓶放入45℃真空烘箱中待真空恒定后保持3h后取出称量瓶，放在干燥器内冷却0.5h后称重，直至恒重，得到HMX与DMF的分子加合物。

[0040] (2)将得到的分子加合物在自然通风的状况下保持24h，使其除去分子加合物之间多余的DMF溶剂。

[0041] (3)取部分样品进行XRD分析，如果全部为HMX与DMF的分子加合物则进行步骤(4)，否则从步骤(1)重新制备。

[0042] (4)将步骤(2)中的分子加合物置于预先升温到75℃～125℃中的真空烘箱中，开启真空抽气进行干燥1～2h，除去分子加合物分子内部的DMF溶剂分子。待样品烘干后，关闭真空泵，保温30min后，通入空气开始降温，降至40℃以下时，开启真空烘箱，取出样品。

[0043] 为了更好的验证制备效果，可继续采用同实施例1中的(4)～(7)的步骤进行分析验证。

[0044] 通过上述实施例制备的超细多孔奥克托今，进行了其物化性能、感度性能和爆轰性能、结构与表面分析，具体分析结果如下。

[0045] (1)物化性能

[0046] 本发明制备的超细多孔HMX的理论密度为1.902g/cm3，5秒延滞期爆发点为299℃，真空安定性为1g放气量0.03mL/100℃/48h和0.052mL/120℃/48h。而普通HMX的5s延滞期爆发点为327℃，真空安定性为1g放气量0.06mL/100℃/48h和0.08mL/120℃/48h。以上数据说明，超细多孔HMX较之普通HMX的更好热安定性和良好的起爆性能。

[0047] (2)热分解性能

[0048] DSC曲线(附图1)显示，其分解经历晶型转换吸热和分解放热两个过程，其晶型转换温度温度为176℃，分解初始温度为281℃，分解峰值温度为284℃。TG曲线(附图2)显示在289℃～300℃有明显的质量损失，为总质量的97％。同样条件下普通HMX的初始熔化温度为278℃，初始分解温度271.0℃，分解峰值温度为294.8℃。

[0049] (3)感度性能

[0050] 依据GJB 772A-1997《炸药测试方法》中摩擦感度测试方法602.1-爆炸概率法，摩擦感度的试验条件：摆角90°，摆锤重量为1.5Kg，表压为3.92Mpa，药量为20mg；本方法制备的超细多孔HMX的摩擦感度为80％。

[0051] 依据GJB 772A-1997《炸药测试方法》中撞击感度测试方法601.2-特性落高法和601.1-爆炸概率法，撞击感度的试验条件：落高25cm，落锤质量为10Kg，药量为50mg。本方法制备的超细多孔HMX的撞击感度为56％。

[0052] (4)结构与表面性能

[0053] X射线粉末衍射(XRD)(附图3、附图4)分析表明，通过真空干燥除去HMX与DMF分子加合物分子间的DMF溶剂分子后，所得样品中全部为β型HMX。晶粒度由Scherrer公式计算，平均晶粒度约为156nm；

[0054] 傅立叶变化红外光谱(FTIR)(附图5、附图6)分析表明，所得样品中不含有DMF溶剂分子。

[0055] 扫描电子显微镜(SEM)(附图7至附图10)表明，与普通HMX相比，本发明制备的HMX样品含有大量孔隙结构，且粒径更小。

[0056] 采用静态吸附分析法(NOVA 2000比表面积分析仪)，所得样品的比表面积为2
3.16m/g。

[0057] 采用激光粒度分析法得到样品的平均颗粒度为124μm。