[发明专利]一种改性六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法、改性六硝基六氮杂异伍兹烷及应用

说明书

本发明提供了一种改性六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法、改性六硝基六氮杂异伍兹烷及应用。制备方法包括：将ε‑六硝基六氮杂异伍兹烷晶体、多巴胺或多巴胺衍生物与缓冲液混合，在持续通入空气的条件下，得到改性六硝基六氮杂异伍兹烷。本发明大大缩短了多巴胺自聚合的反应时间，使包覆更加均匀，同时提高了包覆厚度，实现包覆厚度可控。与所用的ε‑CL‑20晶体原料相比，经本发明提供的方法处理后，改性ε‑CL‑20晶体的晶变温度会提高40℃以上，在乙酸乙酯中的溶解度可降低30％～50％，抗压缩性最高可提高37％，更适合应用在熔铸炸药中。

技术领域

本发明涉及化合物表面改性领域，进一步地说，是涉及一种改性六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法、改性六硝基六氮杂异伍兹烷及应用。

背景技术

熔铸炸药是一种现阶段广泛应用于各类战斗部的装药类型，由于其优良的力学性能以及可以适应多种战斗部结构的特点而具有广泛的应用价值。六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20或HNIW)是一种笼型多硝铵高密度化合物，1987年首次由美国实验室合成，是目前已知能量最大，爆速最高的单质炸药，具有广泛的应用前景和应用价值。CL-20在常温常压条件下存在四种晶型，分别是α、β、γ和ε，其中ε晶型的密度最大、能量最大、感度最低，是常温常压下最稳定的晶型。在一定的条件下，CL-20会发生晶型转变，由感度最低的ε晶型转变为其它晶型，在高温或高压下，CL-20容易从ε晶型转变为γ晶型，提高了CL-20的感度，降低了CL-20的安全性，制约着CL-20在熔铸炸药中的应用。此外，CL-20易溶于一些常用的熔铸载体中，如DNP(3,4二硝基吡唑)、MTNP(1-甲基，3,4-三硝基吡唑)中，且力学性能较差，都导致CL-20无法在熔铸炸药中的到良好的应用。

国内外的相关研究发现，CL-20从ε晶型到γ晶型的转晶起始温度约为135℃左右，在抑制CL-20晶变方面，国内外常采用包覆的方式抑制CL-20的晶型转变，通过天然橡胶、顺丁橡胶、HTPB等粘合剂对CL-20进行包覆，可以在一定程度上抑制CL-20的晶型转变，提高转晶温度15～20℃，但方法复杂且抑制程度有限；在提高CL-20抗溶解性方面，国内外同样通常采用常规包覆方式降低CL-20在熔铸载体中的溶解度，如吉林大学采用2％的全氟辛酸包覆CL-20，降低了CL-20在乙酸乙酯和DNP(3,4二硝基吡唑)中的溶解度，但缺点是颗粒力学性能差。

包覆是提高CL-20晶变温度抑制晶变的一个重要手段，一般来说在一定范围内包覆的厚度越厚，晶变的起始温度提高的越多，但是还要考虑CL-20炸药能量的损失，两方面结合来看，包覆比也不能太高，因此需要通过合适的方法对于包覆厚度实现可控，同时使得包覆的厚度更均匀，这样也可以实现提高CL-20在有机溶剂和熔铸载体中的抗溶解性，应用价值更高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种改性六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法、改性六硝基六氮杂异伍兹烷及应用。

本发明利用多巴胺或多巴胺衍生物可以在溶液中自聚合形成吸附性很强的聚合物，在投料比一定的条件下，通过控制持续通入空气的时间和速率可以在CL-20的表面均匀地形成不超过80nm的包覆层，从而实现厚度可控，持续通入空气一方面为了解决多巴胺在使用过程中，反应时间过长的问题(一般10～12h)，一方面使得包覆的厚度更均匀；通过多巴胺或多巴胺衍生物在溶液中原位自聚合包覆CL-20，在大幅度提高CL-20转晶温度，增强其热稳定性的同时，还可以提高CL-20在有机溶剂和熔铸载体中的抗溶解性，提高了CL-20的抗压缩性，并且操作简便可以大幅缩短工艺时间。

本发明的目的之一是提供一种改性六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法，包括：

将ε-六硝基六氮杂异伍兹烷晶体(ε-CL-20晶体)、多巴胺或多巴胺衍生物与缓冲液混合，在持续通入空气的条件下，得到改性六硝基六氮杂异伍兹烷；

混合可以采用超声搅拌的方式；