[发明专利]一种光固化智能含能材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种光固化智能含能材料及其制备方法。所公开的配方包括丙烯酸树脂、活性稀释剂、光引发剂、结晶性聚合物、含能固体氧化剂和刺激响应添加物。所公开的制备方法是将所有组分加热溶融混合。本发明利用光敏树脂的柔性以及结晶性聚合物的熔融‑结晶转变，实现含能材料在热、电、磁场刺激下的自变形。

技术领域

本发明涉及一种光固化智能含能材料，具体涉及一种适用于3D打印工艺的在温度、湿度、电场、磁场等刺激下可自主变形的含能材料。

背景技术

含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物,是军用炸药、发射药和火箭推进剂配方的重要组成部分。含能材料按照使用方向可以分为火工品、炸药、推进剂和发射药。目前军工企业中采用的含能材料制造技术主要有浇注、压伸、铸装以及新型的3D打印技术等工艺，所制备的具有特定三维结构的含能材料以燃烧或爆炸的形式按照设定的方式进行能量释放。

含能材料概论中[王泽山.含能材料概论[M].哈尔滨工业大学出版社,2006.]报道了目前常规含能材料，发射药包括了硝化棉单基含能材料、硝化棉/硝化甘油含能材料、硝基胍/硝化棉/硝化甘油含能材料、含能材料/树脂复合含能材料等。另外，有关可以光固化的含能材料，TNO[VAN DRIEL C,S.M.,VAN LINGEN J.Developments in AdditiveManufacturing of Energetic Materials at TNO[C]//30th International Symposiumon Ballistics.2017.]于2017年报道了一种含能光固化发射药配方，其中含50～75％RDX、50～25％光敏树脂，可在紫外光下固化。McClain M S等[McClain M S,Gunduz I E,Son SF.Additive manufacturing of ammonium perchlorate composite propellant withhigh solids loadings[J].Proceedings of the Combustion Institute,2019,37(3):3135-3142.]于2019年报道了一种采用含85％高氯酸钾(AP)的光固化树脂复合推进剂配方体系，采用DIW技术打印可以三维网络结构的复合推进剂。姚艺龙[姚艺龙,吴立志,唐乐,等.纳米CL-20炸药含能墨水的直写规律[J].火炸药学报,2016,39(1):39-42.]等于2016年报道了一种采用光固化树脂和CL-20的炸药配方，利用DIW技术打印了可以光固化的圆柱形炸药药柱。

以上采用的含能材料，无论是常规浇注、压伸工艺，还是3D打印工艺，所制备的含能材料均为既定形状的三维材料，在激发后只能按照既定的方式进行燃烧或爆炸，不具备环境感知、响应的特性，难以适应在复杂、不断变化的作战环境。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种光固化智能含能材料。

为此，本发明所提供的光固化智能含能材料包括丙烯酸树脂、活性稀释剂、光引发剂、结晶性聚合物、含能固体氧化剂和刺激响应添加物；

所述丙烯酸树脂选自具有碳碳双键的自由基光固化低合物、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸酯、乙烯基树脂和聚氨酯丙烯酸树脂中的一种或多种的混合物；

所述活性稀释剂选自丙烯酸异冰片酯、乙氧基化丙烯酸氧苯酯、丙烯酸十八烷酯、三环癸基二甲醇二丙烯酸酯、二丙二醇丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯和二羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或多种混合物；

所述光引发剂选自苯偶姻及苯偶姻衍生物、苯偶酰及苯偶酰衍生物、苯乙酮衍生物、α-羟基酮衍生物、α-氨基酮衍生物和酰基磷氧化物中的一种或多种混合物；