本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體涉及一種高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、作為一種新型高能鈍感炸藥，2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物（llm-105）的晶體結(jié)構(gòu)呈波浪型層狀堆積，存在大量分子間π-π共軛作用和分子內(nèi)氫鍵作用，對熱、靜電、撞擊、摩擦等異常刺激表現(xiàn)出優(yōu)異的安全性，其機(jī)械感度和熱感度與?“木頭炸藥”三氨基三硝基苯（tatb）接近，而爆轟性能優(yōu)于tatb（us?patent,?ucrl.?jc.?142918,?2001;annual?conference?of?ict.?karlsrnhe,?germany,?2002;?journal?of?physics:conference?series?2478(3)?2023;?cryst?growth?des?23(9)?2023?6275-6289.）。根據(jù)公開文獻(xiàn)報(bào)道，美國自2000年以來持續(xù)探索llm-105在裝藥中的應(yīng)用（llnl?report?ucrl-pres-145524;?llnl?report?ucrl-conf-212824），具有代表性的應(yīng)用領(lǐng)域是巡航導(dǎo)彈w80型號的傳爆藥（llnl-tr-667207?codt-2014-0933;?llnl-tr-668916?codt-2014-0699;science&technology?review,?llnl,?october-november?2018）。但是，現(xiàn)有文獻(xiàn)對llm-105的能量釋放效率提升的報(bào)道較少且提升幅度有限，這對llm-105基炸藥在推進(jìn)劑領(lǐng)域的應(yīng)用帶來一定挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)一種能量釋放速率大幅提升的llm-105基復(fù)合含能材料對推進(jìn)劑領(lǐng)域尤為重要，具有應(yīng)用前景。

2、現(xiàn)有技術(shù)中采用超聲輔助微流控技術(shù)制備了納米llm?105，與原料相比，納米llm-105的熱分解溫度降低了2.11~5.69℃；同時(shí)公開一種立方短棒狀llm-105的制備方法，使llm-105的熱分解峰溫從350℃提前至343℃。通過添加催化劑也可以調(diào)控llm-105的分解速率。文獻(xiàn)報(bào)道在llm-105中添加al/ti非晶態(tài)合金粉作為催化劑，使其熱分解活化能降低了41.664?kj/mol；本領(lǐng)域也采用zif-90作為負(fù)燃速催化劑，使llm-105的熱分解溫度滯后6.4℃，從而提升了其熱穩(wěn)定性。然而，目前針對llm-105分解速率提升的研究較少，并且提升效果有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中難以大幅提升llm-105熱分解速率，本發(fā)明提供一種高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料及制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明通過以乙二醛（或戊二醛）與三氨基胍硝酸鹽（tagn）交聯(lián)生成一種高氮二維材料tagp，以tagp作為雜化材料，誘導(dǎo)llm-105在其限域約束作用下結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)高密度llm-105的生長，這種產(chǎn)物的熱分解速率能夠得到大幅提升。

2、本發(fā)明第一個(gè)目的是提供一種高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，包括以下步驟：

3、將三氨基胍硝酸鹽溶解于有機(jī)溶劑中，得到三氨基胍硝酸溶液；

4、將llm-105加入至三氨基胍硝酸溶液中，混合均勻后，加入醛類溶劑，于140~150℃下反應(yīng)1~2小時(shí)，得到反應(yīng)溶液；

5、向反應(yīng)溶液中加入反溶劑，析出固體產(chǎn)物，即得高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料。

6、優(yōu)選地，所述三氨基胍硝酸鹽占llm-105的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~5%。

7、優(yōu)選地，所述三氨基胍硝酸鹽與所述醛類溶劑的摩爾比為1:2~6。

8、優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為二甲基亞砜；所述醛類溶劑為乙二醛或戊二醛。

9、優(yōu)選地，所述三氨基胍硝酸溶液是將三氨基胍硝酸鹽加入有機(jī)溶劑中，在140~150℃下攪拌15~30分鐘，使其完全溶解而制得。

10、優(yōu)選地，加入反溶劑時(shí)反應(yīng)溶液溫度設(shè)為25~100℃，其中反溶劑為去離子水或乙醇。

11、優(yōu)選地，所述反溶劑的滴加速率為0.5?~10?ml/min。

12、優(yōu)選地，析出固體產(chǎn)物后，經(jīng)抽濾、干燥得到高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料。

13、本發(fā)明第二個(gè)目的是提供一種高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料。

14、本發(fā)明第三個(gè)目的是提供一種高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料在高能安全推進(jìn)劑裝藥中的應(yīng)用。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、本發(fā)明提供了一種高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料及制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明以tagn與乙二醛交聯(lián)得到二維高氮材料，llm-105在此二維高氮材料的限域約束作用下生長，得到qy-llm-105。本發(fā)明提供的llm-105基復(fù)合含能材料具有熱分解速率大幅提升的特點(diǎn)，相比于llm-105原料，分解速率提升50%，同時(shí)復(fù)合含能材料兼顧了llm-105的高安全性。本發(fā)明主要是在二維材料tagp的催化作用下，qy-llm-105分解的反應(yīng)歷程縮短，從而分解速率提高，并具有更低的活化能。本發(fā)明涉及的制備過程條件溫和、安全環(huán)保、易于放大，有望應(yīng)用于高能安全推進(jìn)劑裝藥領(lǐng)域。

17、本發(fā)明工藝簡單、原材料成本低，一方面能夠大幅提升llm-105的分解速率，另一方面能提高llm-105的密度。通過調(diào)節(jié)工藝條件，可以實(shí)現(xiàn)得到具有不同反應(yīng)活性的產(chǎn)物。由于tagp本身含能，可以實(shí)現(xiàn)在保持llm-105的原有能量水平的前提下調(diào)節(jié)其分解速率。本發(fā)明為含能材料的分解速率調(diào)節(jié)提供了一種新的技術(shù)途徑。

技術(shù)特征：

1.一種高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，所述三氨基胍硝酸鹽占llm-105的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~5%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，所述三氨基胍硝酸鹽與所述醛類溶劑的摩爾比為1:2~6。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為二甲基亞砜；所述醛類溶劑為乙二醛或戊二醛。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，所述三氨基胍硝酸溶液是將三氨基胍硝酸鹽加入有機(jī)溶劑中，在140~150℃下攪拌15~30分鐘，使其完全溶解而制得。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，加入反溶劑時(shí)反應(yīng)溶液溫度設(shè)為25~100℃，其中反溶劑為去離子水或乙醇。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，所述反溶劑的滴加速率為0.5?~10?ml/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料的制備方法，其特征在于，析出固體產(chǎn)物后，經(jīng)抽濾、干燥得到高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料。

9.一種權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的方法制得的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料。

10.一種權(quán)利要求9所述的高分解速率的改性2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物基雜化含能材料在高能安全推進(jìn)劑裝藥中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高分解速率的改性2,6?二氨基?3,5?二硝基吡嗪?1?氧化物基雜化含能材料及制備方法和應(yīng)用，涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。所述方法首先獲得三氨基胍硝酸鹽（TAGN）與醛類溶劑交聯(lián)形成的含能高氮二維材料（TAGP），隨后以TAGP作為模板材料，誘導(dǎo)LLM?105結(jié)晶，經(jīng)過分離、洗滌、干燥獲得LLM?105/TAGP復(fù)合含能材料。本發(fā)明提供的LLM?105基復(fù)合含能材料具有熱分解速率大幅提升的特點(diǎn)，相比于LLM?105原料，分解速率提升50%，同時(shí)復(fù)合含能材料兼顧了LLM?105的高安全性。本發(fā)明涉及的制備過程條件溫和、安全環(huán)保、易于放大，有望應(yīng)用于高能安全推進(jìn)劑裝藥領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)啟龍,張怡然,薛智華,張皓瑞,趙煦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6