技术领域
[0001] 本
发明属于新型
复合材料制备技术领域，具体涉及一种晶格插层诱导FOX-7炸药致密化的方法。
背景技术
[0002] 作为一种较有应用前景的不敏感炸药，1,1-二
氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)首先由Latypov等人报道合成，并阐述了其可取代RDX用于不敏感弹药的可能性[Propellants,Explos.Pyrotech.1993,18,1]。FOX-7的分子构型为波浪形的层状结构，层与层之间主要由氢键构成，受到外界刺激时，层间相互滑移可缓冲部分外应
力，因此具有较优的安全性能[火炸药学报，2009，32：6]。但由于波浪形
晶体结构具有较大内部空间未被填满导致其晶格堆积程度不高、晶体
密度较低(1.885g/cm3)，因此FOX-7的爆轰性能仍有提升空间。
[0003] 多种途径可用于提升含能材料的晶体密度，包括美国利弗摩尔实验室报道的极限条件下的压缩试验，说明了压缩晶体内部空间对密度的影响规律。但实际操作中，该方法难以大规模实现，且成本较高。近年来，二维材料主客体插层技术的发展给二维材料修饰改性提供了契机，该技术的核心是通过晶格互相插层的方式填补彼此晶格的空隙。中国
专利[CN107540019B]和[CN109502578A]分别发展了一种二硫化钼/
石墨烯和
氧化
钒纳米片/
石墨烯交替插层结构材料的制备方法，上述两种报道证实了二维材料之间可通过晶格插层形成互补，但未提及密度增强相关数据。中国专利[CN108530104A]描述了一种高温下原位生
长石墨烯/氮化
硼纳米管陶瓷基复合材料致密化方法，该方法阐述了石墨烯和氮化硼两种二维材料相互插层与致密化的关联。杨全红等人[CN108364801A]发明了一种石墨烯基致密复合材料的制备方法，该方法首次通
过热物理调控手段实现了石墨烯基材料的致密化改性。严启龙等人[CN108424339A]发明了一种高密度奥克托今(HMX)的制备方法，该方法通过约束HMX的结晶生长实现致密化。
[0004] 这些新概念引发的新技术对具有晶格插层特性FOX-7基炸药的制备均具有一定借鉴意义。从已有的公开资料来看，制备晶格插层型的二维材料仍存在工艺流程复杂、成本过高、难于放大等问题，同时，尚未有晶格插层改性技术用于FOX-7致密化的报道。
发明内容
[0005] 本发明克服了
现有技术的不足，提供了一种晶格插层诱导FOX-7炸药致密化的方法。本发明的核心在于选取高氮二维
聚合物这一新型含能材料作为FOX-7的晶格插层剂，采用主客体插层的技术手段制备密度显著提升、且安全性仍维持低感特性的新型FOX-7基炸药。考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] 一种晶格插层诱导FOX-7炸药致密化的方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1：将高氮二维聚合物
单体和1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)按照摩尔比为1:3～1:10加入
有机溶剂，加热，得热溶液；
[0009] 步骤2：将有机
醛溶液加入步骤1所述的热溶液中，维持步骤1中的加热
温度，边搅拌边反应10分钟～120分钟，得
混合液；
[0010] 步骤3：向步骤2得到的混合液中加入与溶剂等体积的反溶剂使产物析出；得到的产物经离心和干燥后，得高密度FOX-7基复合材料。
[0011] 作为优选：在所述步骤1中，所述高氮二维聚合物单体为三氨基胍
盐酸盐或三氨基胍
硝酸盐。
[0012] 作为优选：在所述步骤1中，所述高氮二维与FOX-7的总浓度范围为50mg/mL～150mg/mL。
[0013] 作为优选：在所述步骤1中，所述
有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基亚酰胺或氯化亚砜，所述加热温度为70℃～110℃。
[0014] 作为优选：在所述步骤2中，所述有机醛溶液为
质量分数37％的甲醛、乙醛或乙二醛。
[0015] 作为优选：在所述步骤2中，高氮二维聚合物单体与有机醛的摩尔比为1:2。
[0016] 作为优选：在所述步骤2中，搅拌速率为100rpm～1000rpm。
[0017] 作为优选：在所述步骤3中，所述的反溶剂为去离子
水、甲醇或
乙醇，用量为与步骤1中的有机溶剂等体积。
[0018] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
[0019] 本发明提出的一种晶格插层诱导FOX-7致密化的制备方法，以高氮二维聚合物前驱体与FOX-7为原料共混于一种有机溶剂，采用有机醛溶液为交联剂，以加入反溶剂的方式使FOX-7沿高氮二维聚合物原位生长，最终得到一种晶格插层改性的FOX-7基新型含能材料。
[0020] 本发明所涉及的制备方法具有如下特点：①工艺简单、原材料成本较低、条件温和、普适性强和产物形貌均一；②复合材料微结构与性能可通过控制反应条件进行调控；③高氮二维聚合物本身含能、不损失FOX-7的
能量密度。结果表明，高氮二维聚合物的加入显著提升了FOX-7炸药晶体密度，本发明对提升不敏感炸药的爆轰性能具有重要意义。
[0021] 该方法与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：所制备的FOX-7基炸药不仅具有高的晶体密度，而且撞击感度较低，是一种具有该安全-高能特性的新型炸药。该发明所得产品的形貌均匀，制备过程简单，易于放大，重现性好，产率高达95％以上。本发明也为其它低感炸药的致密化提供了一种新的方法和技术途径。
附图说明
[0022] 为了更清楚的说明本
申请文件
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
[0023] 图1为根据本发明实施例1制备的高密度FOX-7炸药的制备
流程图；
[0024] 图2为根据本发明实施例1制备的高密度FOX-7炸药的平面区域扫描
电子显微镜图；
[0025] 图3为根据本发明实施例1制备的高密度FOX-7炸药的边缘区域扫描电子显微镜图。
具体实施方式
[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
[0027] 实施例1
[0028] 称取0.36g的三氨基胍硝酸盐和2.25g的FOX-7，将45mL二甲基亚砜加入到反应物中(此时溶质浓度为58mg/mL)，加热至105℃使反应物混合均匀；将0.41g的乙二醛加入上述热溶液，500rpm转速下搅拌反应60分钟后，得混合液；向混合液中加入45mL去离子水使产物析出；最终，产物经过滤、去离子水洗涤、
真空干燥后可得高密度FOX-7基复合材料，产率为98.7％。
[0029] 实例1制备的高密度FOX-7基复合材料的流程示意如图1所示。
[0030] 将实例1制备的高密度FOX-7基复合材料进行扫描电子显微镜(SEM)观察，扫描电子显微镜结果如图2和图3所示。由图可知，FOX-7晶体复合程度较好，未发现单独的二维共轭材料体，且晶体结构致密，平面形态明显。
[0031] 将实例1制备的高密度FOX-7基复合材料采用气体置换法进行真空密度分析，密度测试结果为1.9826g/cm3。
[0032] 实施例2
[0033] 称取0.36g的三氨基胍盐酸盐和0.96g的FOX-7，将13mL氯化亚砜加入到反应物中(此时溶质浓度为102mg/mL)，加热至70℃使反应物混合均匀；将0.58g的甲醛溶液加入上述热溶液，100rpm搅拌反应120分钟后，得混合液；向混合液中加入13mL去离子水使产物析出；最终，产物经过滤、去离子水洗涤、真空干燥后可得高密度FOX-7基复合材料，产率为96.9％[0034] 将实例2制备的高密度FOX-7复合材料采用气体置换法进行真空密度分析，密度测试结果为1.9013g/cm3。
[0035] 实施例3
[0036] 称取0.36g的三氨基胍盐酸盐和3.19g的FOX-7，将24mL N,N-二甲基亚酰胺加入到反应物中(此时溶质浓度为147mg/mL)，加热至110℃使反应物混合均匀；将0.41g的乙二醛溶液加入上述热溶液，1000rpm搅拌反应10分钟后，得混合液；向混合液中加入24mL无水甲醇水使产物析出；最终，产物经过滤、去离子水洗涤、真空干燥后可得高密度FOX-7基复合材料，产率为97.6％。
[0037] 将实例3制备的高密度FOX-7复合材料采用气体置换法进行真空密度分析，密度测3
试结果为1.9125g/cm。
[0038] 实施例4
[0039] 称取0.36g的三氨基胍硝酸盐和1.44g的FOX-7，将25mL二甲基亚砜加入到反应物中(此时溶质浓度为72mg/mL)，加热至90℃使反应物混合均匀；将0.42g的乙二醛溶液加入上述热溶液，700rpm搅拌反应90分钟后，得混合液；向混合液中加入25mL无水乙醇水使产物析出；最终，产物经过滤、去离子水洗涤、真空干燥后可得高密度FOX-7基复合材料，产率为97.9％。
[0040] 将实例4制备的高密度FOX-7复合材料采用气体置换法进行真空密度分析，密度测试结果为1.9301g/cm3。
[0041] 实施例5
[0042] 称取0.36g的三氨基胍硝酸盐和2.25g的FOX-7，将23mL二甲基亚砜加入到反应物中(此时溶质浓度为113mg/mL)，加热至100℃使反应物混合均匀；将0.41g的乙二醛加入上述热溶液，400rpm转速下搅拌反应40分钟后，得混合液；向混合液中加入23mL去离子水使产物析出；最终，产物经过滤、去离子水洗涤、真空干燥后可得高密度FOX-7基复合材料，产率为98.0％。
[0043] 将实例5制备的高密度LLM-105复合材料采用气体置换法进行真空密度分析，密度测试结果为1.9537g/cm3。
[0044] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
[0045] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
