【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体及制备方法，属于含能材料。
技术介绍
1、六硝基六氮杂异伍玆烷（cl-20）是一种具有笼形分子结构的硝胺类高能量密度化合物，其密度为2.04g/cm3，理论爆速达到9660m/s，爆热达到6.23mj/kg，是继黑索金（rdx）、奥克托今（hmx）之后的第三代含能材料。但cl-20具有多种晶型，常温常压下已经分离和鉴定的就包括四种，即α、β、γ及ε型，其中ε-cl-20的密度、能量和敏感性较为理想。研究表明，ε-cl-20在一定条件下会转变为密度较小的β、γ或α晶型，此过程称为ε-cl-20的晶型转变。ε-cl-20发生转晶后，晶体体积会发生膨胀并产生裂纹，严重影响其安全性；此外，转变为其他晶型的ε-cl-20也会导致复合含能材料体系爆轰、燃烧性能和力学性能等的下降。
2、虽然目前国内外针对ε-cl-20的结晶、晶型和转晶问题已经进行了大量研究，但大多集中在ε-cl-20制备和生产过程中的重结晶、ε-cl-20在热刺激下的自晶变过程与动力学等方面。而ε-cl-20在固体推进剂、熔铸炸药、浇注炸药等复合含能材料领域中的瓶颈以及科学问题事实上是ε-cl-20在机械、热刺激作用下的溶解会诱导转晶，即ε-cl-20在溶解的作用下更容易发生转晶。因此，要防止ε-cl-20转晶，首先要控制ε-cl-20在复合含能材料体系中的溶解。国内外的相关研究发现，ε-cl-20从ε晶型到γ晶型的转晶起始温度为135℃左右，在抑制ε-cl-20晶变方面，国内外常采用包覆的
3、包覆是提高ε-cl-20晶变温度进而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ε-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包覆厚度实现可控，同时使得包覆的厚度更均匀，这样才能提高ε-cl-20在有机溶剂和熔铸载体中的抗溶解性，实现更高的应用价值。
4、近年来聚多巴胺在含能材料表面功能化领域得到了广泛的应用。其中，利用多巴胺的原位聚合反应来包覆不敏感炸药三氨基三硝基苯（tatb）和hmx晶体形成了坚固、致密的核壳结构。采用多巴胺对ε-cl-20进行包覆，使ε-cl-20在非等温加热条件下的自晶变温度提高了30℃以上。除了可以增强含能材料晶型稳定性以及力学性能等作用，聚多巴胺在界面之间的粘结效应也受到了较大的关注。为了提高tatb与粘合剂之间的粘合力，通过聚多巴胺将聚叠氮缩水甘油醚、聚乙二醇和聚四亚甲基醚二醇三种物质结合到tatb颗粒上。采用聚多巴胺对ε-cl-20进行包覆虽然可一定程度上提高ε-cl-20的晶变温度，但ε-cl-20在复合含能材料体系中的抗溶解性能仍有待进一步提高，而现有通过聚多巴胺将粘合剂与炸药晶体结合的方式，并不能改善ε-cl-20的抗溶解与抑制晶变性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体及制备方法。采用多层微胶囊结构对ε-cl-20炸药晶体进行表面改性，实现抵抗ε-cl-20在复合含能材料体系中溶解并抑制ε-cl-20的晶变。所述多层微胶囊结构主要由聚多巴胺形成的内层和由具有低表面张力与难溶特性的以含氟聚合物为主要成分的外层构成。所述具备多层微胶囊结构的ε-cl-20炸药晶体可以有效降低ε-cl-20在含有液态组分并对ε-cl-20有溶解作用的复合含能材料体系中的溶解度、有效抑制ε-cl-20因溶解导致的转晶，并提高ε-cl-20的自晶变温度，提高ε-cl-20的晶型稳定性，从而提高ε-cl-20基复合含能材料的安全性、工艺性以及力学性能。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
3、一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体，由ε-cl-20炸药晶体构成的核心、由聚多巴胺形成的包覆内层、由具有低表面张力与难溶特性的含氟聚合物和功能助剂构成的包覆外层；所述功能助剂为对含氟聚合物起到表面活性作用的物质。
4、优选的，以所述具有抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体的总质量为100%计，各组分的质量分数如下：ε-cl-20炸药晶体92~97.5%、包覆内层0.5~4%、包覆外层为2~4%。
5、优选的，以包覆外层的总质量为100%计，含氟聚合物的质量分数为85%~90%，功能助剂的质量分数为10~15%。
6、一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)将ε-cl-20炸药晶体、多巴胺单体与弱碱性缓冲液ⅰ混合，在机械搅拌作用下使多巴胺单体自聚合，在ε-cl-20炸药晶体表面形成聚多巴胺包覆内层，固液分离、洗涤，得到具备单层微胶囊结构的ε-cl-20；
8、将含氟聚合物、功能助剂溶于有机溶剂中形成均质高分子溶液；所述功能助剂为对含氟聚合物起到表面活性作用的物质；所述有机溶剂为溶解含氟聚合物，但对ε-cl-20无明显溶解作用的溶剂；
9、(2)将所述具备单层微胶囊结构的ε-cl-20与弱碱性缓冲液ⅱ混合，并加热至目标温度，得到混合物；所述目标温度根据步骤(1)中所述有机溶剂的沸点以下10±5℃，并且不超过100℃；
10、(3)采用水悬浮法将所述均质高分子溶液滴加到所述混合物中，机械搅拌直至有机溶剂全部挥发，固液分离、洗涤、干燥，得到一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体；
11、其中，所述弱碱性缓冲液ⅰ、弱碱性缓冲液ⅱ为ph值为8~8.5的缓冲液。
12、优选的，步骤(1)中，所述弱碱性缓冲液ⅰ为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液，浓度优选为5~10mmol/l。
13、优选的，步骤(1)中，ε-cl-20炸药晶体与所述弱碱性缓冲液ⅰ的质量比为1:5~1:10。
14、优选的，步骤(1)和步骤(3)中，所述机械搅拌为超声震动、磁力搅拌、震荡或桨叶搅拌。更优选为桨叶搅拌。
15、优选的，步骤(1)中，所述多巴胺单体为多巴胺、左旋多巴、1-(3,4-二羟苯基)-2-氨基乙醇或6-羟基多巴胺。
16、优选的，步骤(1)中，所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、乙烯-聚四氟乙烯共聚物和聚三氟氯乙烯中的一种以上。
17、优选的，步骤(1)中，所述功能助剂为聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体，其特征在于：由ε-CL-20炸药晶体构成的核心、由聚多巴胺形成的包覆内层、由具有低表面张力与难溶特性的含氟聚合物和功能助剂构成的包覆外层；所述功能助剂为对含氟聚合物起到表面活性作用的物质。
2.如权利要求1所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体，其特征在于：以所述具有抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体的总质量为100%计，各组分的质量分数如下：ε-CL-20炸药晶体92~97.5%、包覆内层0.5~4%、包覆外层为2~4%。
3.如权利要求2所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体，其特征在于：以包覆外层的总质量为100%计，含氟聚合物的质量分数为85%~90%，功能助剂的质量分数为10~15%。
4.一种如权利要求1~3任意一项所述的抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸
6.如权利要求4所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，ε-CL-20炸药晶体与所述弱碱性缓冲液Ⅰ的质量比为1:5~1:10；步骤(2)中，所述具备单层微胶囊结构的ε-CL-20与弱碱性缓冲液Ⅱ的质量比为1:5~1:10。
7.如权利要求4所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述多巴胺单体为多巴胺、左旋多巴、1-(3,4-二羟苯基)-2-氨基乙醇或6-羟基多巴胺；
8.如权利要求4所述的抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述目标温度为60±5℃。
9.如权利要求4所述的抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述固液分离为抽滤；
10.如权利要求4~9任意一项所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-CL-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(3)中，所述机械搅拌为超声震动、磁力搅拌、震荡或桨叶搅拌；更优选为桨叶搅拌。
...【技术特征摘要】
1.一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体，其特征在于：由ε-cl-20炸药晶体构成的核心、由聚多巴胺形成的包覆内层、由具有低表面张力与难溶特性的含氟聚合物和功能助剂构成的包覆外层；所述功能助剂为对含氟聚合物起到表面活性作用的物质。
2.如权利要求1所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体，其特征在于：以所述具有抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体的总质量为100%计，各组分的质量分数如下：ε-cl-20炸药晶体92~97.5%、包覆内层0.5~4%、包覆外层为2~4%。
3.如权利要求2所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体，其特征在于：以包覆外层的总质量为100%计，含氟聚合物的质量分数为85%~90%，功能助剂的质量分数为10~15%。
4.一种如权利要求1~3任意一项所述的抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种抗溶解与抑制晶变的多层微胶囊结构ε-cl-20炸药晶体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述弱碱性缓冲液ⅰ为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液，浓度为5~10mmol/l；步骤(2)中...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧亚鹏，杜思佳，覃子权，焦清介，马小霞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。