[发明专利]一种界面浸润性能可控的含能材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含能材料的制备方法，具体涉及一种界面浸润性能可控的含能材料的制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

以奥克托今(HMX)和黑索金(RDX)等高能炸药为主装药的浇注高聚物粘接炸药(PBX)配方中含有多种不同表面性能的组分，固-液、固-固相间界面结合力是困扰设计者的一大难题。由于表界面浸润性能的问题，通常在主炸药的使用过程中需要添加键合剂等助剂，使炸药与PBX中其它组分具有更良好的浸润性能和相容性能，易于形成均匀包覆的混合炸药体系，这也是提高PBX成型和加工力学性能的有效途径之一(李江存,焦清介等.含能材料,2009,17:274-277.)。但键合剂的选择需根据不同PBX体系中含有的主体炸药、粘结剂和增塑剂等组分进行相应的调整，键合剂与粘结剂的匹配使得键合剂的作用原理研究和选择工作变得十分复杂(Oberth A E.Rubber Chemistry and Technology,1967,40:1337.)，至今也没有完全统一的键合剂选择规律可供参考。将可控的特殊浸润性能引入主炸药中，使材料具有可调控的表界面浸润性能，可直接通过外界条件刺激材料，使材料达到所需的浸润性能，提高其与PBX炸药中其它组分的浸润性和相容性。

近五年，研究人员发现一些特殊的官能团或材料可通过外界条件刺激改变其浸润特性，如TiO₂、ZnO、WO_x、聚异丙基丙烯酰胺和聚二甲氨基-甲基丙烯酸乙酯及其复合物质等。这些材料表面浸润性能改变的原理主要是刺激条件可改变材料表面的化学状态，使吸附于表面的原子或分子发生反应，导致材料表面的浸润性能发生转变，而当外界刺激条件消失一段时间或改变后，材料表面发生反应的原子或分子会逐渐扩散，材料表面的化学状态又恢复到初始状态，使材料的浸润性能发生可逆变化(Nishimoto S,Sekine H,et al.Langmuir,2009,25:7226-7228.)。将可控浸润性能的这类性质复合于含能材料表面，可减少PBX中键合剂的选择和添加，根据PBX胶体系的差别，通过外界条件刺激改变含能材料的浸润性能，使材料与各组分的浸润性能达到理想效果。

发明内容

本发明是要解决现有含能材料在使用时表界面浸润性能不可调控，需要选择多种键合剂的问题，而提供一种界面浸润性能可控的含能材料的制备方法。

本发明提供了一种界面浸润性能可控的含能材料的制备方法，按以下步骤进行：

步骤一、将含能材料HMX、RDX、TATB或CL-20等颗粒分别超声分散在乙醇和/或水中，控制浓度为1mg/ml～100mg/ml，超声清洗1min～20min；

步骤二、将步骤一清洗后的固体颗粒进行抽滤后，置于20℃～120℃的烘箱中干燥0.5h～12h；

步骤三、配置5mM～50mM浓度的三羟甲基氨基甲烷的缓冲水溶液10ml～200ml，缓冲水溶液pH值为8～14，将步骤二清洗得到的固体颗粒分散于缓冲水溶液中，再添加1mg/mL～10mg/mL浓度的盐酸多巴胺于分散液中搅拌0.5h～24h；

步骤四、将步骤三搅拌完成的分散液进行抽滤清洗，置于50℃～120℃的烘箱中干燥0.5h～12h；

步骤五、将粒径为5nm～500nm的TiO₂或ZnO或WOx颗粒以0.1mg/ml～50mg/ml的浓度添加到去离子水中，分散液超声分散2min～60min，再使用醋酸将分散液的pH值调节至1～7；

步骤六、将步骤四烘干得到的固体颗粒和多巴胺添加至步骤五配置的分散液中，使多巴胺浓度为1mg/mL～10mg/mL，分散液以100rpm～1000rpm的转速搅拌时间为1h～24h；

步骤七、将步骤六中反应得到的固体颗粒进行抽滤后用蒸馏水冲洗后，置于50℃～120℃的烘箱中干燥0.5h～12h；

步骤八、以乙醇为有机溶剂，烷基硅氧烷为溶质，配置浓度为0.1mM～50mM的溶液，将步骤七得到的固体颗粒置于溶液中浸泡0.5h～24h，离心烘干得到的固体颗粒为表界面浸润性能可控的含能材料。

步骤三和步骤六中，只需要将固体颗粒完全分散开，形成分散液就可以，不需要特别限制固液比。

本发明具有如下的优点：

一、采用本发明的制备方法制备表界面浸润性能可控的含能材料不需使用昂贵的设备和苛刻的实验条件，减少了生产成本；

二、采用本发明的制备方法制备的表界面浸润性能可控的含能材料具有方便快捷的特点，良好的浸润性能可控性；