[发明专利]一种低感度核壳结构微纳米炸药复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种低感度核壳结构微纳米炸药复合材料的制备方法，包括：将导电聚合物单体溶液加入到微纳米炸药溶液中，搅拌，得到混合溶液，并将混合溶液保持恒温；将掺杂剂加入到混合溶液中，恒温搅拌，然后将恒温氧化剂溶液逐滴加入到混合溶液中，并使混合溶液在恒温下匀速搅拌，反应，过滤，洗涤，干燥，得到低感度核壳结构微纳米炸药复合材料。本发明的复合材料的包覆层具有结构致密、导电性较高等优点，在纳米炸药表面采用基于共轭导电性能的聚合物包覆可以在保证纳米炸药良好的能量性能的前提和较低机械感度的前提下进一步提高炸药表面的导电性，从而提高其静电安全性能，实现炸药高能低感的发展目标。

技术领域

本发明属于含能材料改性技术领域，具体为一种低感度核壳结构微纳米炸药复合材料的制备方法。

背景技术

纳米材料具有比表面积高、反应活性强、易于功能化的优点，在各个领域都表现出巨大的优势和潜力。同时，含能材料的微纳米化已成为含能材料的前沿领域之一。与传统含能材料相比，微纳米含能材料具有优异的性能，如较大的比表面积、更强的表面活性、更低的机械感度，被认为是最有前途的新型含能材料。然而，随着粒径减小到纳米尺度会发生一些性能的变化，包括其感度和热分解特性，以及固体推进剂和混合炸药的机械性能、感度、燃烧以及爆炸性能等。此外，最大的问题是，随着炸药颗粒尺寸的减小，火花能量密度升高，炸药的静电火花感度也随之升高，这使得纳米炸药在制造、组装、运输、储存和使用的过程中，很容易产生和积累高能静电，并与周围物体形成一定的场强。当静电场强度达到环境介质的击穿场强度时，会导致静电放电，从而导致意外燃烧和爆炸事故。因此，提高纳米炸药的多方面安全性能对其在民用和军事领域的更广阔的应用具有重要意义。

目前，对高能敏感炸药的降感，通常采用重结晶、微纳米化、包覆、复合、制备共晶等方法，对于纳米炸药来说，包覆是降低其感度的一种非常有效的方法。秦利军等人(秦利军，龚婷，郝海霞，等.原子层沉积氧化物包覆层对奥克托金感度的影响[J].高等学校化学学报,2015,36(3):420-427.)就以Al₂O₃和ZnO为包覆材料，采用原子层沉积(ALD)对HMX进行表面包覆，经表征分析发现包覆后HMX样品的静电感度有效降低，但金属氧化物由于其较高的硬度，不能有效地缓冲和吸收冲击载荷，因此在降低炸药的机械感度方面的作用有限。软材料特性促使氧化石墨烯成为降低炸药机械感度的潜在选择。Song Yulan(Song Y,HuangQ,Jin B,et al.Electrostatic self-assembly desensitization of CL-20by enhancedinterface interaction[J].Journal of Alloys and Compounds,2022,900:163504.)采用聚季铵盐-7(M550)来加强界面相互作用，通过静电自组装将氧化石墨烯包覆在高感度的CL-20表面，能够明显改善CL-20的撞击感度和摩擦感度，分别降低至35J和288N，但是氧化石墨烯的导电性相对较差。Wang Xijin(Wang X,Liu Z,Fu Y,et al.Bio-inspiredsynthesis of RDX@polydopamine@TiO₂ double layer core–shell energeticcomposites with reduced impact and electrostatic discharge sensitivities[J].Applied Surface Science,2021,567:150729.)使用聚多巴胺(PDA)作为生物粘合剂将TiO₂均匀沉积在RDX@PDA复合材料表面，制备了RDA@PDA@TiO₂双层核壳复合含能材料，有效地降低了RDX晶体的撞击和静电放电感度。Xie Xiao(Xie X,Zheng B,Huang H.Effect ofmultilayer coating on impact sensitivity and quasi-static compressionproperties of HMX[J].Materials Letters,2021,287:129212.)利用单宁酸和Fe(III)离子的配位复合材料，通过多次循环包覆研究了包覆结构对于HMX撞击感度的影响。随着包覆循环次数的增加，HMX的撞击感度先降低，然后逐渐增加。然而，由于多层包覆和表面铁离子的存在，导致其粗糙度显著增加，从而降低了HMX的静电火花感度和热稳定性。