苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药的制备方法

摘要

本发明公开了一种苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)共晶炸药的制备方法，包括以下步骤：（1）BTF-HNIW饱和溶液的制备：将足量的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；将足量的HNIW加入到BTF饱和溶液中，溶解，过滤，得到BTF-HNIW混合的饱和溶液；（2）BTF-HNIW共晶炸药的制备：将BTF-HNIW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-HNIW共晶炸药。本发明所制备的BTF-HNIW共晶炸药有效改善了BTF的流散性并提高其能量，同时降低HNIW感度，提高其安全性，具有良好的流散性和优异的爆轰性能及其良好的安全性。该共晶炸药的制备工艺简单，可作为一种新型的高能起爆药。

权利要求

1.苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷饱和溶液的制备

将足量的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；将足量的六硝基六氮杂异伍兹烷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六硝基六氮杂异伍兹烷混合的饱和溶液；

(2)苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药的制备

将苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷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六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药。

2.根据权利要求1所述的苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药的制备方法，其特征在于步骤(1)中的结晶溶剂是丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、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。

说明书

苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药的制备

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六硝基六氮杂异伍兹烷（BTF-HNIW）共晶炸药的制备方法，本发明在高能起爆药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。通过共晶技术可以有效克服原炸药密度低或感度高或热安定性差等缺陷，并赋予共晶炸药新的性能，为炸药改性提供一条新的更有效途径。共晶技术已逐渐成为一种改善含能材料（炸药、推进剂和火药）性能和合成新炸药非常有竞争力的手段。

[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。但因其流散性差，难于装药，其应用受到很大的限制。2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷，简称六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW），俗称CL-20，是具有笼型多环硝胺结构的一个高能量密度化合物，分子式为C6H6N12O12，为白色结晶。但HNIW感度较高，安全性不佳，现有技术通过改善结晶方式、结构及包覆钝感来改善其安全性。

[0004] 为了改善BTF的流散性和提高其起爆性能，同时降低HNIW感度和提高其安全性，用苯并三氧化呋咱(BTF)与能量更高的炸药六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW）共晶，共晶制备的BTF-HNIW共晶炸药可用于钝感高能炸药的起爆，扩大其应用范围。目前，关于BTF-HNIW共晶炸药的制备无公开文献报道。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)共晶炸药的制备方法，为含能材料改性研究提供一种新途径。

[0006] 一种苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药的制备方法，包括以下步骤：

[0007] （1）苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)饱和溶液的制备[0008] 将足量的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；将足量的六硝基六氮杂异伍兹烷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六硝基六氮杂异伍兹烷混合的饱和溶液；

[0009] （2）苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)共晶炸药的制备[0010] 将苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷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六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药。

[0011] 所述步骤（1）中的结晶溶剂可以是丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、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的混合。

[0012] 所述步骤（2）中恒温培养箱的温度为25-45℃。

[0013] 本发明所制备的BTF-HNIW共晶炸药有效改善了BTF的流散性并提高其能量，同时降低HNIW感度，提高其安全性，具有良好的流散性和优异的爆轰性能及其良好的安全性。该炸药的制备工艺简单，可作为一种新型的高能起爆药，在高能钝感弹药中具有较好的应用前景。

附图说明

[0014] 图1为本发明苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药的制备工艺流程图。

[0015] 图2为本发明苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷（BTF-HNIW）共晶炸药的光学显微图。

[0016] 图3为BTF-HNIW共晶炸药和各组分炸药的DSC图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0018] 图1示出了本发明苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷（BTF-HNIW）共晶炸药的制备工艺流程图。BTF-HNIW共晶炸药的制备过程如下：

[0019] （1）苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)饱和溶液的制备：将足量的苯并三氧化呋咱（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；将足量的六硝基六氮杂异伍兹烷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六硝基六氮杂异伍兹烷（BTF-HNIW）混合的饱和溶液。根据本发明的实施例，所述的结晶溶剂可以是丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、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的混合。

[0020] （2）苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)共晶炸药的制备：将苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷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六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药。

[0021] 表1示出了采用本发明制备方法制备的苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)共晶炸药和各组分炸药的性能数据。从表1的数据可以看出(BTF-HNIW)共晶炸药较BTF炸药具有更优异的爆轰性能，较HNIW炸药降低了感度，具有更好的安全性。因此BTF-HNIW共晶炸药具有优异的爆轰性能和良好的安全性。

[0022] 表1 苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷共晶炸药与组分炸药的性能比较[0023]

[0024] 图2示出了本发明苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷（BTF-HNIW）共晶炸药的光学显微图。由图2可知，BTF-HNIW共晶炸药呈浅黄色的长柱状晶体，结晶表面光滑完整，晶体大小为300μm，结果表明其晶体形貌和尺寸大小明显与原料组分不同，表明共晶可以有效控制晶体结晶形貌和尺寸大小。

[0025] 图3示出了本发明苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷（BTF-HNIW）共晶炸药和各组分炸药的DSC图。由图3可知，BTF-HNIW共晶炸药的最大放热分解温度为249℃，介于原料BTF（289℃）和HNIW（244℃）之间，且原料BTF的熔点峰（198℃）在共晶DSC曲线中消失，结果表明共晶能够改善炸药的热分解行为。

[0026] 下面详述本发明苯并三氧化呋咱与六硝基六氮杂异伍兹烷(BTF-HNIW)共晶炸药制备的具体实施例。

[0027] 实施例1

[0028] 在室温下，将100ml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30℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0029] 实施例2

[0030] 在室温下，将50ml四氢呋喃加入三口烧瓶中，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HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0031] 实施例3

[0032] 在室温下，将40ml丙酮加入三口烧瓶中，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HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0033] 实施例4

[0034] 在室温下，将40ml甲乙酮和乙醇（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40℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0035] 实施例5

[0036] 在室温下，将80ml甲醇加入三口烧瓶中，然后在搅拌下加入足量BTF，将温度升高到35℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0037] 实施例6

[0038] 在室温下，将120ml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HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0039] 实施例7

[0040] 在室温下，将90ml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35℃，溶解，过滤，得到BTF的饱和溶液。然后加入足量HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0041] 实施例8

[0042] 在室温下，将60ml的乙酸乙酯和乙酸异丙酯（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HNIW，搅拌，溶解，过滤，所得滤液为BTF-HNIW混合的饱和溶液。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-HNIW共晶炸药。

[0043] 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。