苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备方法

摘要

本发明公开了苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备方法，包括以下步骤：（1）BTF-DNAN饱和溶液的制备：将足量BTF加入到结晶溶剂中，温度为20℃-50℃，溶解，过滤，得到BTF饱和溶液；将DNAN加入到BTF饱和溶液中溶解，过滤，得到BTF-DNAN混合的饱和溶液；（2）BTF-DNAN共晶炸药的制备：将BTF-DNAN混合的饱和溶液置于烧杯中，然后静置于恒温培养箱中，蒸发溶剂，干燥，得到BTF-DNAN共晶炸药。本发明制备的BTF-DNAN共晶炸药，显著降低BTF的感度，并明显提高DNAN能量，具有优异爆轰性能，可作为新型钝感起爆药剂，在抗高过载等钝感弹药中具有较好的应用前景。本发明的制备方法工艺流程简单，操作方便，反应条件温和，安全性好，产品品质高。

权利要求

1.苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚饱和溶液的制备

将足量苯并三氧化呋咱加入到结晶溶剂中，温度为20℃-50℃，溶解，过滤，得到苯并三氧化呋咱饱和溶液；将2,4-二硝基苯甲醚加入到苯并三氧化呋咱饱和溶液中溶解，过滤，得到苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚混合的饱和溶液；

(2)苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备

将苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚混合的饱和溶液置于烧杯中，然后静置于

25-45℃的恒温培养箱中，蒸发溶剂，依次经过晶胞的形成，晶粒长大，晶体形成，过滤，干燥，得到苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药。

2.根据权利要求1所述的苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述结晶溶剂为丙酮、甲乙酮、乙醚、甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃、二氧六环中的一种或其中几种混合。

说明书

苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备方

法

技术领域

[0001] 本发明属于含能材料领域，具体涉及到苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药的制备方法，本发明在钝感起爆和钝感弹药中具有较好的应用前景。

背景技术

[0002] 含能材料的性能（爆轰能量、热安定性、感度）与材料的密度、熔点等密切相关。由于至今合成的炸药其能量和感度是矛盾对立的，即能量越高的炸药其感度也可能越高。现有含能材料能量和安全性之间严重的矛盾，制约了其进一步发展和应用。目前对现有单质炸药的改性，通常采用重结晶、高聚物包覆和复合等法，这些传统改性方法均未改变炸药内部组成和晶体结构，因此改性效果不理想，迫切需要研发一种有效改性途径。共晶，作为一种新的改性技术，是主要用于药物、光学和半导体材料研究的一种固态工程技术，其基本原理是将两种或两种以上不同种类的分子通过分子间非共价键（氢键、离子键、范德华力和π－π键等）作用，微观结合在同一晶格中，形成具有特定结构和性能的多组分分子晶体。基于共晶原理，能将具有高能特性的炸药分子与具有低感特性的炸药分子在分子水平上实现相互间的非共价键作用，形成拥有独特结构，且同时具有高能和低感特性的共晶炸药，将大大拓展现有单质含能材料的应用范围，并为含能材料改性研究提供一种有效途径。

[0003] 苯并三[1,2,5]-氧化二氮茂-(1,4,7)三氧化物，又称苯并三氧化呋咱(BTF)，是一种富氮无氢炸药，具有与HMX相当的能量和较好的起爆性能而被广泛用于雷管装药。但因其感度较高，流散性差，难于装药，其应用受到很大的限制。2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）为无色到黄色针状结晶体，具有感度低，熔点低，成本低等显著特点，为一种新型熔铸剂，但其能量偏低。为了降低BTF的感度和提高DNAN的能量，将高感高能的BTF与低感低能的DNAN形成共晶，实现共晶对炸药能量与安全性的有效调节，并提高BTF安全性及流散性和DNAN能量，拓展其应用范围。目前，关于BTF-DNAN共晶炸药的制备无公开文献报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药的制备方法，为含能材料改性提供一种新途径。

[0005] 苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

[0006] （1）苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）饱和溶液的制备[0007] 将足量苯并三氧化呋咱加入到结晶溶剂中，温度为20℃-50℃，溶解，过滤，得到苯并三氧化呋咱饱和溶液；将2,4-二硝基苯甲醚加入到苯并三氧化呋咱饱和溶液中溶解，过滤，得到苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚混合的饱和溶液；

[0008] （2）苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药的制备[0009] 将苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚混合的饱和溶液置于烧杯中，然后静置于恒温培养箱中，蒸发溶剂，依次经过晶胞的形成，晶粒长大，晶体形成，过滤，干燥，得到苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药。

[0010] 步骤（1）中所述结晶溶剂可以为丙酮、甲乙酮、乙醚、甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃、二氧六环中的一种或其中几种混合。

[0011] 步骤（2）中所述恒温培养箱的温度为25-45℃。

[0012] 本发明制备的BTF-DNAN共晶炸药，显著降低BTF的感度，并明显提高DNAN能量，具有优异爆轰性能，可作为新型钝感起爆药剂，在抗高过载等钝感弹药中具有较好的应用前景。本发明的制备方法工艺流程简单，操作方便，反应条件温和，安全性好，产品品质高。

附图说明

[0013] 图1为本发明苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备工艺流程图。

[0014] 图2为本发明苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶的光学显微图。

[0015] 图3为本发明苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药和各组分炸药的DSC图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0017] 图1示出了本发明苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药的制备工艺流程图。苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药的制备步骤如下：

[0018] （1）苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）饱和溶液的制备：将足量苯并三氧化呋咱（BTF）加入到结晶溶剂中，温度为20℃-50℃，溶解，过滤，得到苯并三氧化呋咱饱和溶液；将2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）加入到苯并三氧化呋咱饱和溶液中溶解，过滤，得到苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）混合的饱和溶液。根据本发明的实施例，结晶溶剂可以为丙酮、甲乙酮、乙醚、甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、四氢呋喃、二氧六环中的一种或其中几种混合。

[0019] （2）苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药的制备：将苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）混合的饱和溶液置于烧杯中，然后静置于恒温培养箱中，恒温培养箱的温度为25-45℃，蒸发溶剂，依次经过晶胞的形成，晶粒长大，晶体形成，过滤，干燥，得到苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药。

[0020] 表1示出了本发明制备方法制得的苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药与组分炸药的性能数据。从表1中的数据可以看出BTF-DNAN共晶炸药降低了BTF的感度，提高了DNAN的感度和能量，具有优异爆轰性能，可作为新型钝感起爆药剂，在抗高过载等钝感弹药中具有较好的应用前景。

[0021] 表1苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚共晶炸药与组分炸药的性能数据[0022]

[0023] 图2示出了本发明苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药的光学显微图。由图2可知，BTF-DNAN共晶炸药晶体为浅黄色的厚块状，结晶表面光滑完整，晶体大小为400μm左右，实验结果表明其晶体形状和大小均与原料BTF和DNAN差异明显，说明共晶为炸药结晶形貌和尺寸大小控制提供了一种新途径。

[0024] 图3示出了本发明苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药和各组分炸药的DSC图。由图3可知，BTF-DNAN共晶炸药的最大吸热熔化峰温度为132℃，其明显高于原料DNAN（95℃），低于原料BTF（197℃），且共晶的最大放热分解温度接近原料BTF，表明通过共晶技术显著提高了DNAN熔点。

[0025] 下面详述本发明苯并三氧化呋咱与2,4-二硝基苯甲醚（BTF-DNAN）共晶炸药制备的具体实施例。

[0026] 实施例1

[0027] 在室温下，将50ml丙酮加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，温度为25℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于30℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0028] 实施例2

[0029] 在室温下，将100ml异丙醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到40℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于40℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0030] 实施例3

[0031] 在室温下，将80ml二氧六环加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到45℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于45℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0032] 实施例4

[0033] 在室温下，将100ml乙醚加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到30℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于45℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0034] 实施例5

[0035] 在室温下，将120ml乙醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到40℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于40℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0036] 实施例6

[0037] 在室温下，将110ml叔丁醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到40℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于35℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0038] 实施例7

[0039] 在室温下，将60ml丙酮和四氢呋喃（体积比1：1）混合溶剂加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到35℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于35℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0040] 实施例8

[0041] 在室温下，将80ml丙酮和甲乙酮（体积比1：1）混合溶剂加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到30℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量DNAN，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-DNAN的混合饱和溶液。将滤液盛于烧杯中，然后静止于35℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到BTF-DNAN共晶炸药。

[0042] 尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。