一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及炸药领域，特别涉及一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法。
【背景技术】
[0002] 六硝基六氮杂异伍兹烷，是由美国海军武器中心的Nielen等人经过多年努力于 1987年率先合成，是高能量密度含能材料的典型代表。六硝基六氮杂异伍兹烷的晶体密度 和氧平衡均优于HMX，具有优异的能量特性，化学稳定性好，可用于导弹战斗部装药，固体火 箭推进剂及原子弹起爆药等高能量密度含能材料领域。
[0003] 六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20)为多晶型物，常温常压下有四种晶型为α、β、γ 及ε，ε型六硝基六氮杂异伍兹烷的晶体密度达2.04g/cm3~2.05g/cm3。现有工艺常按 照两步法合成六硝基六氮杂异伍兹烷：首先通过原始胺来合成六取代六氮杂异伍兹烷，随 后通过六取代六氮杂异伍兹烷直接硝化反应生产六硝基六氮杂异伍兹烷，得到的六硝基六 氮杂异伍兹烷为ε晶型，晶体形状多为细长双棱锥形，中位粒径约40微米，粒度小，难以满 足浇注混合炸药对六硝基六氮杂异伍兹烷粒度和晶体形貌的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法，本发明提供 的制备方法得到的特质六硝基六氮杂异伍兹烷粒度大、晶体表面圆滑、无明显菱角。
[0005] 本发明提供了一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法，包括以下步骤：
[0006] 提供六硝基六氮杂异伍兹烷溶液；
[0007] 将稀释溶液按照浓度从高到低的顺序依次对所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液进 行稀释结晶，得到特质六硝基六氮杂异伍兹烷。
[0008] 优选的，所述稀释溶液为乙酸甲酯正辛烷溶液、乙酸甲酯正辛烷溶液、乙酸乙酯正 庚烷溶液或乙酸乙酯正庚酯溶液。
[0009] 优选的，所述稀释溶液包括四个梯度质量浓度的稀释溶液，具体为第一稀释溶液、 第二稀释溶液、第三稀释溶液和第四稀释溶液；所述第一稀释溶液、第二稀释溶液、第三稀 释溶液和第四稀释溶液的浓度依次相差15%~20%。
[0010] 优选的，所述稀释结晶具体为：
[0011] 所述稀释溶液流加到所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液中进行稀释结晶；
[0012] 所述稀释溶液的流加速度为5~9Kg/h;
[0013] 高质量浓度的稀释溶液的稀释结晶速度低于低质量浓度的稀释溶液。
[0014] 优选的，所述稀释结晶的时间为36~48h。
[0015] 优选的，所述稀释结晶的温度为35 °C~50 °C。
[0016] 优选的，所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液中的溶剂为的极性酯或极性酮类溶剂。
[0017] 优选的，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮或甲基乙基酮。
[0018] 优选的，所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液中溶质和溶剂的质量比为（2. 0~ 3.0) : 1〇
[0019] 优选的，所述稀释结晶后还包括：对所述特质六硝基六氮杂异伍兹烷进行过滤、水 筛和干燥的过程。
[0020] 本发明提供了一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法，包括以下步骤：提供 六硝基六氮杂异伍兹烷溶液；将稀释溶液按照浓度从高到低的顺序依次对所述六硝基六氮 杂异伍兹烷溶液进行稀释结晶，得到特质六硝基六氮杂异伍兹烷。本发明提供的方法通过 稀释溶液按照浓度从高到低的顺序对六硝基六氮杂异伍兹烷溶液进行稀释结晶，经过稀释 结晶提高了单质炸药晶体密度，减少晶体内部缺陷，消除表面瑕疵，控制晶体形状和粒度， 从而提高单质炸药品质，满足使用要求。本申请实施例结果表明，所得到的六硝基六氮杂异 伍兹烷晶体表面圆滑，无明显棱角，长短轴比小，不大于1. 5,圆度值高，不低于0. 85,颗粒 度大，中位粒径在200微米以上，外观、粒度、表面及内部缺陷等物理性质有别于常规方法 得到的六硝基六氮杂异伍兹烷，安全性能优于常规方法得到的六硝基六氮杂异伍兹烷，可 用于粒度级配以增加装药密度、改善装药工艺性能、降低混合炸药感度，提高爆炸威力，满 足不同应用要求。
【附图说明】
[0021] 图1为现有技术中CL-20的显微结构图片；
[0022] 图2为本发明实施例1得到的特质CL-20的显微结构图片。
【具体实施方式】
[0023] 本发明提供了一种特质六硝基六氮杂异伍兹烷的制备方法，包括以下步骤：
[0024] 提供六硝基六氮杂异伍兹烷溶液；
[0025] 将稀释溶液按照浓度从高到低的顺序依次对所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液进 行稀释结晶，得到特质六硝基六氮杂异伍兹烷。
[0026] 本发明提供的方法，采用稀释溶液对原料CL-20溶液进行重结晶，得到的特质 CL-20产品粒度大、分布窄、晶体表面圆滑、无明显棱角，长短轴比彡1.5,圆度值多0.85,适 宜于粒度级配，提高熔注及铸装炸药的装药性能、钝感性能、装药密度及爆炸威力等性能。
[0027] 本发明采用稀释溶液对六硝基六氮杂异伍兹烷溶液进行稀释结晶。本发明对所述 六硝基六氮杂异伍兹烷溶液的制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的溶液 制备的技术方案即可。在本发明中，所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液中的溶剂优选为极性 酯类溶剂或极性酮类溶剂，更优选为乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮或甲基乙基酮。在本发明中， 所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液中溶质和溶剂的质量比优选为（2. 0~3. 0) : 1，更优选为 (2. 4~2.8) ;1 ;在本发明的实施例中，所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液中溶质和溶剂的质 量比可具体为2.4 : 1、2.5 : 1、2.6 : 1、2.7 : 1 或2.8 : 1。
[0028] 本发明优选将六硝基六氮杂异伍兹烷溶于溶剂中以后，将得到的溶解液过滤，除 去其中不溶的杂质，得到六硝基六氮杂异伍兹烷溶液。
[0029] 得到六硝基六氮杂异伍兹烷溶液后，本发明采用稀释溶液按照质量浓度由高到低 的顺序依次对所述六硝基六氮杂异伍兹烷溶液进行稀释结晶，得到特质六硝基六氮杂异伍 兹烷。在本发明中，所述稀释溶液优选为乙酸甲酯正辛烷溶液、乙酸甲酯正辛烷溶液、乙酸 乙酯正庚烷溶液或乙酸乙酯正庚酯溶液。
[0030] 在本发明中，所述稀释溶液优选为包括四个梯度质量浓度的稀释溶液，具体为第 一稀释溶液、第二稀释溶液、第三稀释溶液和第四稀释溶液；所述第一稀释溶液、第二稀释 溶液、第三稀释溶液和第四稀释溶液的浓度优选依次相差15 %~20 %。在本发明的实施例 中，上述四个梯度质量分数的稀释溶液中，相邻两个梯度质量分数的稀释溶液之间的浓度 差独立的为 15%、16%、17%、18%、19%或 20%。
[0031] 具体的，在本发明中，所述第一稀释溶液的质量浓度优选为75%~60%，更优选 为70 %~65 %，最优选为72 % ;所述第二稀释溶液的质量浓度优选为40 %~55 %，更优选 为45 %~52 %，最优选为50 % ;所述第三稀释溶液的质量浓度优选为25 %~40 %，更优选 为30%~35%，最优选为33%;所述第四稀释溶液的质量浓度优选为0%。
[0032] 在本发明中，所述第一稀释溶液、第二稀释溶液、第三稀释溶液和第四稀释溶液 的质量比优选为（0.3~0.8) : (0.8~1.2) : (0.5~1.0) : 1，更优选为（0.4~ 0.7) : (0.9 ~1.1) : (0.6 ~0.9) : 1，最优选为 0.5 : 1 : 0.75 : 1。在本发明中， 所述第四稀释溶液与所述CL-20溶液的质量比优选为（1.0~2.0) : 1，更优选为（1.2~ 1.8) : 1，最优选为 1.4 : 1。
[0033] 在本发明中，所述稀释结晶优选具体为：
[0034] 所述第一稀释溶液、所述第二稀释溶液、所述第三稀释溶液和第四稀释溶液依次 流加到所述CL-20溶液，所述流加的速度优选为5~9Kg/h，所述第一稀释溶液、第二稀释溶 液、第三稀释溶液和第四稀释溶液的流加速度依次升高〇. 5Kg/h~lKg/h。
[0035] 本发明按照稀释溶液浓度依次降低的关系，在进行稀释结晶时稀释溶液流加到所 述CL-20溶液中的速度依次升高，按照由慢到快的规则进