摘要
高能钝感含能材料是目前含能材料领域研究的热点。六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)是目前为止最有希望取代奥克托今(HMX)成为军用主流炸药的高能量密度单质炸药，然而过高的感度限制了其在军事领域的广泛应用。为此，本文提出一种将细化、共晶及包覆等多种降感方式有机结合的方法，能在尽量减小CL-20能量损失的同时大幅度降低CL-20感度，提升其安全性。主要研究内容如下： (1)采用溶剂-非溶剂法制备类球形纳米HNS。研究了溶剂、非溶剂及表面活性剂种类对重结晶后HNS形貌尺寸的影响规律，结果表明，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，去离子水为非溶剂，吐温80为表面活性剂时，可以获得类球形纳米HNS晶体，其晶型未发生改变，热分解性能无明显变化。 (2)使用硬脂酸-乙醇溶液调节纳米HNS的亲水亲油性能。SEM结果表明，改性前后纳米HNS晶体的形貌、尺寸无明显变化；XRD和FT-IR分析结果表明，纳米HNS表面被一层硬脂酸包覆，该结构使其亲水亲油性发生改变，以该纳米颗粒为表面活性剂可以制备稳定的Pickering乳液。 (3)在超声作用下，以改性纳米HNS作为Pickering乳液的表面活性剂，分别制备CL-20与1,3-二硝基苯(DNB)、二硝基甲苯(DNT)、三硝基甲苯(TNT)，三种稳定的Pickering乳液，并研究了纳米HNS界面性质、改性纳米HNS含量及乳液静置时间等因素对乳液稳定性的影响。研究结果表明：使用10%含量的未改性纳米HNS不能形成稳定的Pickering乳液；CL-20/DNB(CL-20/DNT、CL-20/TNT)乳液稳定的最佳工艺条件为：改性纳米HNS的含量为10%-20%(10%-20%、8%-10%)、乳液静置时间少于200min(100min、480min)。 (4)分别对三种稳定的Pickering乳液进行萃取、干燥，制备纳米HNS@CL-20/DNB、纳米HNS@CL-20/DNT、纳米HNS@CL-20/TNT三种共晶炸药核壳复合物，对复合物的形貌、晶型、热分解性能及安全性能进行表征：XRD和FT-IR分析表明，CL-20与DNB(DNT、TNT)并不是简单的机械混合，而是在分子间氢键的作用下形成共晶结构。SEM结果表明，三种共晶炸药核壳复合物为尺寸在5μm左右类球形，其表面较粗糙，这是改性纳米HNS包覆在共晶结构表面形成复合物的壳层。DSC结果显示，三种共晶炸药核壳复合物由于新结构的产生，形成了独特的热分解性能，改性纳米HNS由于含量少，其热分解峰在复合物的热分解曲线上几乎没有体现。感度测试结果显示，纳米HNS@CL-20/DNB(纳米HNS@CL-20/DNT、纳米HNS@CL-20/TNT)共晶炸药核壳复合物的撞击感度H50为43cm(78cm、68cm)，摩擦感度P为36%(28%、32%)，与原料CL-20相比(H50=13cm，P=100%)，H50有不同程度的提升，P有不同程度的降低，表明复合物的安全性大幅提升，分析认为是球形化、核壳结构及共晶等多种降感技术共同作用的结果。
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