[发明专利]多孔芳香骨架EPAF-2材料和CL-20@EPAF-2复合含能材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔芳香骨架EPAF‑2材料和CL‑20@EPAF‑2复合含能材料及制备方法，以含能单体氰白尿酰氯和5,5’‑二氨基‑3,3’‑联‑1,2,4‑三唑(DABT)为原料，设计合成出一种以高稳定性g‑C₃N₄共轭富氮杂环作为骨架的新型含能多孔芳香骨架EPAF‑2材料，与高能高感度单质炸药CL‑20结合，成功获得高能量与低感度兼备的新型CL‑20@EPAF‑2含能复合材料，为新型高能低感含能材料的开发提供一个新的研究策略。

技术领域

本发明属于含能材料领域，涉及一种多孔芳香骨架EPAF-2材料和CL-20@EPAF-2复合含能材料及制备方法。

背景技术

含能材料(Energetic materials，EMs)在经特定刺激方式激发后，会迅速地释放大量能量实现对周围物的毁伤，广泛用于武器弹药、航天推进剂、采矿工程、烟火技术等军事和民用领域。而高能量物质往往伴随着较差的安全性能，如对撞击、摩擦、静电、热等外界刺激因素敏感，在制造、运输、储存、使用等全寿命周期中可能出现意外爆炸风险。这些不安定因素严重限制了含能材料的发展和应用。因此开发新型高能低感含能材料具有重要的科学意义，也是当前材料化学领域和含能材料领域的研究热点。

尽管基于沸石、多孔碳、金属有机骨架(MOFs)等多孔材料在含能材料领域取得了一系列研究进展，但多数材料骨架不含能、结构可设计性不强、稳定性差、制备困难、成本高等因素都很大程度地限制了多孔材料基含能材料的实际应用。

发明内容

多孔芳香骨架(Porous aromatic frameworks，PAFs)是一类由芳香基构筑单元通过碳-碳连接组成新型多孔材料，在过去的十年里经历了迅猛的发展。PAFs材料具有多样的高孔隙结构、超高的化学稳定性，能够耐受强酸、强碱、溶剂、热、潮湿等多种严苛条件。此外，芳香基构筑单元的结构种类丰富、化学反应活性良好，通过对结构单元的设计和PAFs骨架的修饰，即可实现对PAFs结构和孔道性质的调控，从而表现出不同的性能应用于多种领域。因此，将多孔芳香骨架PAFs材料应用于含能材料领域具有很大的研究价值，而此方面研究课题尚未被报道。

本发明提供一种以高稳定性g-C₃N₄共轭富氮杂环作为骨架的新型含能有机多孔材料，即含能多孔芳香骨架(Energetic porous aromatic frameworks)材料EPAF-2。该材料以g-C₃N₄基富氮杂环作为骨架，具有高的能量密度和稳定性。将该材料与目前能量最高的单质炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW或CL-20)进一步结合形成CL-20@EPAF-2复合含能材料。保证材料高能量的同时，大大降低了CL-20的感度，真正实现了高能低感含能材料的研发。

本发明以高稳定性的含能单体氰白尿酰氯和5,5’-二氨基-3,3’-联-1,2,4-三唑(DABT)为原料，合成出一种新型的g-C₃N₄基含能多孔芳香骨架EPAF-2材料，随后与高能单质炸药CL-20结合，成功获得高能量与低感度兼备的新型含能复合材料CL-20@EPAF-2。本发明不仅解决了CL-20感度高等问题，也为新型高能低感含能材料的合成提供一个新的研究策略。

其中，多孔芳香骨架EPAF-2材料，结构如下：

g-C₃N₄基多孔芳香骨架EPAF-2材料的制备方法为：