一种CL‑20/GAP纳米复合含能材料的制备方法，将CL‑20、GAP溶解于溶剂中，配置成透明溶液，滴加表面活性剂混合液，搅拌均匀后将已配置好的溶液进行真空冷冻干燥。将完成真空冷冻干燥的样品，依次用水、乙醇洗涤后离心沉降，将得到的固体烘干，即得到CL‑20/GAP纳米复合含能材料。本发明专利技术的制备方法可操作性强、所需设备简单，所制备的复合材料分散性好、安全性能高，且氧化剂与燃料比例、粒径大小及粒度分布可控，为未来含能材料发展提供了思路，可能全部或部分取代现有的危险复杂的含能材料制作工艺，是固体推进剂和火炸药等纳米含能材料技术发展的重要方向。
【技术实现步骤摘要】
一种CL-20/GAP纳米复合含能材料的制备方法
本专利技术涉及一类复合材料—六硝基六氮杂异伍兹烷（以下简称CL-20）/缩水甘油叠氮聚醚（以下简称GAP）基纳米复合含能材料的制备方法。
技术介绍
纳米复合含能材料不仅具有普通含能材料的所有性能，还具有新的优越性，如能改善晶体形貌，降低感度，提高火药的力学性能、能量的释放速率、燃烧的转化率以及纳米粒子的流散性等，能使爆炸能量的释放更加完全、爆轰更接近于理想状态。在国防相关领域，纳米复合含能材料的应用有望在近期或今后的一段时期内提高常规炸药、推进剂、烟火剂的稳定性、能量输出和力学性能。纳米复合含能材料是由起支撑作用的基质与有机或无机的含能化合物组成，其中至少一种组分在纳米定义的规格（通常1-100nm）内。其中可作为骨架的材料包括金属氧化物（如Fe2O3、Al2O3、CuO、Mo2O3等）、二氧化硅、酚醛树脂（RF）等，但这些均是惰性组分，其能量低，难以满足进一步提高能量的要求。因此在制备纳米复合含能材料时，若以硝化棉（NC）、缩水甘油叠氮聚醚（GAP）等含能材料为骨架可进一步提高体系能量。如GAP的侧链中的一个叠氮基团就能够提供约314~398kJ的正生成热，且其燃烧产物相对分子质量低，不产生烟雾，既有利于提高能量和燃速，又能降低火焰温度和烟雾信号。现有文献报道的制备这种具有含能骨架型纳米复合含能材料的方法大都为溶胶-凝胶法，即将含高化学活性组分的化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经不同的方法除去溶剂从而得到复合含能材料。如BryceCT等（Propellants，Explos，Pyrotech，2006，31）以硝化棉（NC）、聚叠氮缩水甘油醚（GAP）为凝胶骨架，通过溶胶-凝胶法制备了CL-20/GAP、CL-20/NC等纳米复合含能材料；晋苗苗等（兵工学报，2014，35）采用溶胶-凝胶法制备出了不同RDX含量的RDX/NC纳米复合含能材料。溶胶-凝胶法的缺点是在干燥过程中，凝胶中溶剂的蒸发产生的压力会导致凝胶孔收缩塌陷，使纳米颗粒极易团聚和长大，失去了纳米材料应有的特性，从而阻碍了制备产物的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种操作简单、安全性高的制备CL-20/GAP纳米复合含能材料的方法。本专利技术的技术解决方案包括以下步骤：（1）将CL-20、GAP溶解于少量的溶剂中，配置成透明溶液；（2）在上述溶液中滴加准备好的表面活性剂混合液，搅拌均匀；（3）将已配置好的溶液进行真空冷冻干燥；（4）取出完成真空冷冻干燥的样品，加入水洗涤，通过离心机得到固体，将该固体再次用乙醇洗涤后离心沉降。（5）将得到的固体烘干，即得到CL-20/GAP纳米复合含能材料。所述步骤（1）的溶剂为醋酸异丁酯、醋酸乙酯中的一种或两者的组合。所述步骤（1）中配置的溶液中CL-20浓度为30~45g/L，GAP浓度为5～20g/L。所述步骤（2）中的表面活性剂混合液的体积为步骤（1）中溶剂量的10~12倍。所述步骤（2）中的表面活性剂混合液含70%~75%（重量百分比，下同）水、5%~8%十二烷基硫酸钠（SDS）、17%~25%正丁醇。所述步骤（2）中的表面活性剂混合液滴加的速度为30~120滴/min。所述步骤（2）中的搅拌速率为200~400rmp/min，搅拌时间为2h~6h。所述步骤（1）~（2）均在室温下进行。所述步骤（3）中冷冻温度为-25℃~-45℃，真空度＜1mbar。所述步骤（4）中加入的水为去离子水，洗涤次数为三次。所述步骤（4）中离心机工作的转速为5000~20000rpm/min，时间为2min~5min。所述步骤（5）的烘干温度45℃～65℃，烘干时间为2h～48h。本专利技术包含了一种六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）/缩水甘油叠氮聚醚（GAP）基纳米复合含能材料的制备方法，即两种互不相溶的连续介质被表面活性剂分割成微小空间形成微型反应器，其大小可控制在纳米级范围。本专利技术的优点在于：其一，复合材料中的含能组分均能实现纳米化，能够精确控制复合材料中氧化剂组分和燃料组分的比例、粒径和稳定性，即可通过调整微乳液液滴中水的体积及各种反应物的浓度从而获得各种粒径的纳米复合含能材料；其二反应都是在微小的球形空间内，粒子表面的表面活性剂能够有效避免颗粒间的团聚，因此得到的纳米粒子粒径小、形态规则、单分散性好且大多为球形或类球形。其三该法所需的实验装置及操作较简单，条件易于实现。本专利技术采用微乳液法制备含能骨架型纳米复合含能材料，在改善含能组分安全特性、能量释放效率及力学性能等方面具有良好的前景，可应用于固体推进剂、火炸药和烟火药等领域。本专利技术方法能够对纳米材料的粒径和稳定性进行控制，制得各种粒径的纳米含能粒子。现有关于微乳液法的文献报道均是用于制备单质超细含能化合物，尚未见用于制备含能骨架型纳米复合含能材料的报道。总之，本专利技术提供的制备方法可操作性强、所需设备简单，所制备的复合材料分散性好、安全性能高，且氧化剂与燃料比例、粒径大小及粒度分布可控，为未来含能材料发展提供了思路，可能全部或部分取代现有的危险复杂的含能材料制作工艺，是固体推进剂和火炸药等纳米含能材料技术发展的重要方向。具体实施方式实施例1室温下，将9gCL-20、1gGAP溶解于200ml醋酸异丁酯中，配置成透明溶液，以30滴/min的速度滴加准备好的2L水、200gSDS、500ml正丁醇混合液，200rmp/min的转速搅拌2h后，将已配置好的溶液进行真空冷冻干燥18h（-25℃，＜1mbar）。取出完成真空冷冻干燥的样品，加入去离子水洗涤三次，通过离心机（转速为5000rpm/min，时间为2min）得到固体，将该固体再次用乙醇洗涤后离心沉降。将得到的固体在45℃干燥2h，即得到CL-20/GAP纳米复合含能材料。实施例2室温下，将8gCL-20、2gGAP溶解于200ml醋酸乙酯中，配置成透明溶液，以60滴/min的速度滴加准备好的1.9L水、135gSDS、460ml正丁醇混合液，400rmp/min的转速搅拌3h后，将已配置好的溶液进行真空冷冻干燥24h（-30℃，＜1mbar）。取出完成真空冷冻干燥的样品，加入去离子水洗涤三次，通过离心机（转速为10000rpm/min，时间为3min）得到固体，将该固体再次用乙醇洗涤后离心沉降。将得到的固体在50℃干燥24h，即得到CL-20/GAP纳米复合含能材料。实施例3室温下，将7gCL-20、3gGAP溶解于200ml醋酸异丁酯中，配置成透明溶液，以80滴/min的速度滴加准备好的2L水、216gSDS、675ml正丁醇混合液，300rmp/min的转速搅拌4h后，将已配置好的溶液进行真空冷冻干燥30h（-35℃，＜1mbar）。取出完成真空冷冻干燥的样品，加入去离子水洗涤三次，通过离心机（转速为15000rpm/min，时间为4min）得到固体，将该固体再次用乙醇洗涤后离心沉降。将得到的固体在55℃干燥48h，即得到CL-20/GAP纳米复合含能材料。实施例4室温下，将6gCL-20、4gGAP溶解于200ml醋酸乙酯中，配置成透明溶液，以100滴/min的速度滴加准备好的2L水、180gSDS、550ml正丁醇混合液，250本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种CL‑20/GAP纳米复合含能材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将CL‑20、GAP溶解于溶剂中，配置成透明溶液；（2）在上述溶液中滴加表面活性剂混合液，搅拌均匀；（3）将已配置好的溶液进行真空冷冻干燥；（4）取出完成真空冷冻干燥的样品，加入去离子水除去多余的表面活性剂，通过离心机得到固体，将该固体再次用乙醇洗涤后离心沉降；（5）将得到的固体烘干，即得到CL‑20/GAP纳米复合含能材料。
【技术特征摘要】
1.一种CL-20/GAP纳米复合含能材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将CL-20、GAP溶解于溶剂中，配置成透明溶液；（2）在上述溶液中滴加表面活性剂混合液，搅拌均匀；（3）将已配置好的溶液进行真空冷冻干燥；（4）取出完成真空冷冻干燥的样品，加入去离子水除去多余的表面活性剂，通过离心机得到固体，将该固体再次用乙醇洗涤后离心沉降；（5）将得到的固体烘干，即得到CL-20/GAP纳米复合含能材料。2.根据权利要求1所述CL-20/GAP纳米复合含能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）的溶剂为醋酸异丁酯、醋酸乙酯中的一种或两者的组合。3.根据权利要求1所述CL-20/GAP纳米复合含能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中配置的溶液中CL-20浓度为30~45g/L，GAP浓度为5～20g/L。4.根据权利要求1所述CL-20/GAP纳米复合含能材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的表面活性剂混合液的体积为步骤（1）中溶剂量的10~12倍。5.根据权利要求1所述CL-20/GAP纳米复合含能...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷晴，叶丹阳，何金选，卢艳华，任晓婷，郭滢媛，丁宁，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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