【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體及制備方法，屬于含能材料。
技術介紹
1、六硝基六氮雜異伍玆烷（cl-20）是一種具有籠形分子結構的硝胺類高能量密度化合物，其密度為2.04g/cm3，理論爆速達到9660m/s，爆熱達到6.23mj/kg，是繼黑索金（rdx）、奧克托今（hmx）之后的第三代含能材料。但cl-20具有多種晶型，常溫常壓下已經分離和鑒定的就包括四種，即α、β、γ及ε型，其中ε-cl-20的密度、能量和敏感性較為理想。研究表明，ε-cl-20在一定條件下會轉變為密度較小的β、γ或α晶型，此過程稱為ε-cl-20的晶型轉變。ε-cl-20發生轉晶后，晶體體積會發生膨脹并產生裂紋，嚴重影響其安全性；此外，轉變為其他晶型的ε-cl-20也會導致復合含能材料體系爆轟、燃燒性能和力學性能等的下降。
2、雖然目前國內外針對ε-cl-20的結晶、晶型和轉晶問題已經進行了大量研究，但大多集中在ε-cl-20制備和生產過程中的重結晶、ε-cl-20在熱刺激下的自晶變過程與動力學等方面。而ε-cl-20在固體推進劑、熔鑄炸藥、澆注炸藥等復合含能材料領域中的瓶頸以及科學問題事實上是ε-cl-20在機械、熱刺激作用下的溶解會誘導轉晶，即ε-cl-20在溶解的作用下更容易發生轉晶。因此，要防止ε-cl-20轉晶，首先要控制ε-cl-20在復合含能材料體系中的溶解。國內外的相關研究發現，ε-cl-20從ε晶型到γ晶型的轉晶起始溫度為135℃左右，在抑制ε-cl-20晶變方面，國內外常采用包覆的
3、包覆是提高ε-cl-20晶變溫度進而抑制晶變的一個重要手段，一般來說在一定范圍內包覆的厚度越厚，晶變的起始溫度提高的越多，但是還要考慮ε-cl-20炸藥能量的損失，兩方面結合來看，包覆比也不能太高，因此需要通過合適的方法對包覆厚度實現可控，同時使得包覆的厚度更均勻，這樣才能提高ε-cl-20在有機溶劑和熔鑄載體中的抗溶解性，實現更高的應用價值。
4、近年來聚多巴胺在含能材料表面功能化領域得到了廣泛的應用。其中，利用多巴胺的原位聚合反應來包覆不敏感炸藥三氨基三硝基苯（tatb）和hmx晶體形成了堅固、致密的核殼結構。采用多巴胺對ε-cl-20進行包覆，使ε-cl-20在非等溫加熱條件下的自晶變溫度提高了30℃以上。除了可以增強含能材料晶型穩定性以及力學性能等作用，聚多巴胺在界面之間的粘結效應也受到了較大的關注。為了提高tatb與粘合劑之間的粘合力，通過聚多巴胺將聚疊氮縮水甘油醚、聚乙二醇和聚四亞甲基醚二醇三種物質結合到tatb顆粒上。采用聚多巴胺對ε-cl-20進行包覆雖然可一定程度上提高ε-cl-20的晶變溫度，但ε-cl-20在復合含能材料體系中的抗溶解性能仍有待進一步提高，而現有通過聚多巴胺將粘合劑與炸藥晶體結合的方式，并不能改善ε-cl-20的抗溶解與抑制晶變性能。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體及制備方法。采用多層微膠囊結構對ε-cl-20炸藥晶體進行表面改性，實現抵抗ε-cl-20在復合含能材料體系中溶解并抑制ε-cl-20的晶變。所述多層微膠囊結構主要由聚多巴胺形成的內層和由具有低表面張力與難溶特性的以含氟聚合物為主要成分的外層構成。所述具備多層微膠囊結構的ε-cl-20炸藥晶體可以有效降低ε-cl-20在含有液態組分并對ε-cl-20有溶解作用的復合含能材料體系中的溶解度、有效抑制ε-cl-20因溶解導致的轉晶，并提高ε-cl-20的自晶變溫度，提高ε-cl-20的晶型穩定性，從而提高ε-cl-20基復合含能材料的安全性、工藝性以及力學性能。
2、為實現上述目的，本專利技術的技術方案如下。
3、一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體，由ε-cl-20炸藥晶體構成的核心、由聚多巴胺形成的包覆內層、由具有低表面張力與難溶特性的含氟聚合物和功能助劑構成的包覆外層；所述功能助劑為對含氟聚合物起到表面活性作用的物質。
4、優選的，以所述具有抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體的總質量為100%計，各組分的質量分數如下：ε-cl-20炸藥晶體92~97.5%、包覆內層0.5~4%、包覆外層為2~4%。
5、優選的，以包覆外層的總質量為100%計，含氟聚合物的質量分數為85%~90%，功能助劑的質量分數為10~15%。
6、一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體的制備方法，包括以下步驟：
7、(1)將ε-cl-20炸藥晶體、多巴胺單體與弱堿性緩沖液ⅰ混合，在機械攪拌作用下使多巴胺單體自聚合，在ε-cl-20炸藥晶體表面形成聚多巴胺包覆內層，固液分離、洗滌，得到具備單層微膠囊結構的ε-cl-20；
8、將含氟聚合物、功能助劑溶于有機溶劑中形成均質高分子溶液；所述功能助劑為對含氟聚合物起到表面活性作用的物質；所述有機溶劑為溶解含氟聚合物，但對ε-cl-20無明顯溶解作用的溶劑；
9、(2)將所述具備單層微膠囊結構的ε-cl-20與弱堿性緩沖液ⅱ混合，并加熱至目標溫度，得到混合物；所述目標溫度根據步驟(1)中所述有機溶劑的沸點以下10±5℃，并且不超過100℃；
10、(3)采用水懸浮法將所述均質高分子溶液滴加到所述混合物中，機械攪拌直至有機溶劑全部揮發，固液分離、洗滌、干燥，得到一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體；
11、其中，所述弱堿性緩沖液ⅰ、弱堿性緩沖液ⅱ為ph值為8~8.5的緩沖液。
12、優選的，步驟(1)中，所述弱堿性緩沖液ⅰ為三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液，濃度優選為5~10mmol/l。
13、優選的，步驟(1)中，ε-cl-20炸藥晶體與所述弱堿性緩沖液ⅰ的質量比為1:5~1:10。
14、優選的，步驟(1)和步驟(3)中，所述機械攪拌為超聲震動、磁力攪拌、震蕩或槳葉攪拌。更優選為槳葉攪拌。
15、優選的，步驟(1)中，所述多巴胺單體為多巴胺、左旋多巴、1-(3,4-二羥苯基)-2-氨基乙醇或6-羥基多巴胺。
16、優選的，步驟(1)中，所述含氟聚合物為聚偏氟乙烯、乙烯-聚四氟乙烯共聚物和聚三氟氯乙烯中的一種以上。
17、優選的，步驟(1)中，所述功能助劑為聚本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體，其特征在于：由ε-CL-20炸藥晶體構成的核心、由聚多巴胺形成的包覆內層、由具有低表面張力與難溶特性的含氟聚合物和功能助劑構成的包覆外層；所述功能助劑為對含氟聚合物起到表面活性作用的物質。
2.如權利要求1所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體，其特征在于：以所述具有抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體的總質量為100%計，各組分的質量分數如下：ε-CL-20炸藥晶體92~97.5%、包覆內層0.5~4%、包覆外層為2~4%。
3.如權利要求2所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體，其特征在于：以包覆外層的總質量為100%計，含氟聚合物的質量分數為85%~90%，功能助劑的質量分數為10~15%。
4.一種如權利要求1~3任意一項所述的抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
5.如權利要求4所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸
6.如權利要求4所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，ε-CL-20炸藥晶體與所述弱堿性緩沖液Ⅰ的質量比為1:5~1:10；步驟(2)中，所述具備單層微膠囊結構的ε-CL-20與弱堿性緩沖液Ⅱ的質量比為1:5~1:10。
7.如權利要求4所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述多巴胺單體為多巴胺、左旋多巴、1-(3,4-二羥苯基)-2-氨基乙醇或6-羥基多巴胺；
8.如權利要求4所述的抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述目標溫度為60±5℃。
9.如權利要求4所述的抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述固液分離為抽濾；
10.如權利要求4~9任意一項所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-CL-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：步驟(1)和步驟(3)中，所述機械攪拌為超聲震動、磁力攪拌、震蕩或槳葉攪拌；更優選為槳葉攪拌。
...【技術特征摘要】
1.一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體，其特征在于：由ε-cl-20炸藥晶體構成的核心、由聚多巴胺形成的包覆內層、由具有低表面張力與難溶特性的含氟聚合物和功能助劑構成的包覆外層；所述功能助劑為對含氟聚合物起到表面活性作用的物質。
2.如權利要求1所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體，其特征在于：以所述具有抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體的總質量為100%計，各組分的質量分數如下：ε-cl-20炸藥晶體92~97.5%、包覆內層0.5~4%、包覆外層為2~4%。
3.如權利要求2所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體，其特征在于：以包覆外層的總質量為100%計，含氟聚合物的質量分數為85%~90%，功能助劑的質量分數為10~15%。
4.一種如權利要求1~3任意一項所述的抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
5.如權利要求4所述的一種抗溶解與抑制晶變的多層微膠囊結構ε-cl-20炸藥晶體的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述弱堿性緩沖液ⅰ為三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽緩沖液，濃度為5~10mmol/l；步驟(2)中...
【專利技術屬性】
技術研發人員：歐亞鵬，杜思佳，覃子權，焦清介，馬小霞，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：
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