本申请涉及一种四嗪含能材料及其制备方法与应用,属于激光起爆点火。
背景技术:
1、激光起爆点火技术成为近年来发展起来的一种新型起爆点火技术,受到越来越多的关注。作为一项新型起爆点火技术,激光起爆点火技术具有输出能量高,起爆点火效率高,可控性高,安全性高等优点。通过将激光起爆点火技术与含能材料相结合,可以极大改善当下复杂外界环境下的起爆点火技术的使用安全性和作用可靠性。所以研究激光起爆点火技术在含能材料领域的应用很重要。而含能配位化合物(eccs)具有丰富的组装模式和更加灵活的设计性,因此成为激光起爆点火领域科研工作者的研究热点。目前已报道了大量关于可用于激光点火的eccs。但是这类eccs通常都含有clo4-离子,如[(tritzpyr)3fe][clo4]2,[fe(mtz)6](clo4)2,cu(h2dapzca)2(clo4)4·2h2o,cu(hapzca)2(clo4)4等。clo4-离子对水环境的污染已成为当前严重的环境问题之一。不仅如此,clo4-离子还对人的身体健康有危害,尤其是甲状腺功能方面,进而影响人体的新陈代谢。基于上述原因,本申请的目标就是设计与合成一类激光响应敏感且不引入clo4-离子、对环境友好的新型eccs。
技术实现思路
1、根据本申请的一个方面,提供了一种四嗪含能材料,作为激光起爆点火药,所需的激光起爆点火能量普遍低于已报道的化合物,且克服了其存在的严重的clo4-离子污染和激光点火阈值高的缺点,在激光起爆点火领域具有重要商业应用价值。
2、本申请所述四嗪含能材料,包括mc2hxn10oy晶体;
3、m选自mn、fe、co、cu、zn、cd、ni中任一种;
4、当m选自mn、fe、co、cu、zn、cd中任一种时,x=8,y=7;
5、当m为ni时,x=10,y=8。
6、可选地,所述mc2hxn10oy晶体的结构为0d的类富勒烯的平面结构。
7、可选地,当m选自mn、fe、co、cu、zn、cd中任一种时,所述mc2hxn10oy晶体属于p1空间群;
8、当m为ni时,所述mc2hxn10oy晶体属于p21/c空间群。
9、可选地,当m选自mn、fe、co、cu、zn、cd中任一种时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:α=74~78°;β=81~85°;γ=80~84°;z=0.4~0.6。
10、优选地,当m选自mn、fe、co、cu、zn、cd中任一种时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:α=74.5~77.0°;β=81.5~84.9°;γ=80.5~83.5°;z=0.5。
11、优选地,当m选自mn、fe、co、cu、zn、cd中任一种时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:α=74.80~77.25°;β=81.8~84.90°;γ=80.70~83.50°;
12、
13、可选地,当m为ni时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:
14、α=85~93°;β=90~93°;γ=87~93°;
15、z=0.4~0.6。
16、优选地,当m为ni时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:
17、α=87.5~92.5°;β=90.5~93.0°;
18、γ=88.5~92.50°;z=0.5。
19、优选地,当m为ni时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:
20、α=88.20~91.50°;
21、β=91.50~93.0°;γ=89.00~91.50°;
22、可选地,所述mc2hxn10oy晶体的含氮量为33-43%;分解温度为100~105℃;撞击感度为3~5j;摩擦感度为60~175n;静电火花感度为40~45mj。
23、本申请又一方面提供了一种所述含能材料的制备方法,包括:将包括含m的金属盐、配体、溶剂的混合物,反应,得到所述含能材料;
24、所述m选自mn、fe、co、cu、zn、cd、ni中任一种;
25、所述配体为3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪。
26、可选地,所述含m的金属盐选自含m的高氯酸盐、硝酸盐、含卤素金属盐中任一种或多种。
27、可选地,所述溶剂为硝酸。
28、可选地,所述含m的金属盐和配体的摩尔比为(1~3):(1~4);
29、所述含m的金属盐的摩尔数按m的摩尔数计。
30、可选地,所述硝酸的浓度为10-35wt%;优选地,所述硝酸的浓度为15-30wt%。
31、可选地,所述含m的金属盐和溶剂的添加量为(20-120)mg:(5-20)ml。
32、可选地,所述含m的金属盐和溶剂的添加量独立地选自75mg:8ml、80mg:15ml、30mg:10ml、60mg:10ml、25mg:5ml、120mg:8ml、60mg:20ml、20mg:5ml、20mg:20ml、120mg:5ml、120mg:20ml中任一值或上述任意二者之间的范围值。
33、可选地,所述反应的温度为25-60℃。
34、可选地,所述反应的温度独立地选自25℃、35℃、45℃、50℃、60℃中任一值或上述任意二者之间的范围值。
35、本申请又一方面提供了一种所述含能材料作为激光起爆点火药中的应用。
36、本申请能产生的有益效果包括:
37、1)本申请所提供的含能材料,合成方法简单,激光引发阈值相当低,对环境友好。实验测定化合物撞击感度不高于5j,摩擦感度不高于175n,静电火花感度在40-45mj范围内。
38、2)本申请所述含能材料低于大部分目前已报道的激光起爆点火药,且不含有clo4–离子,在绿色高性能含能材料领域具有重要商业应用价值。
1.一种四嗪含能材料,其特征在于,包括mc2hxn10oy晶体;
2.根据权利要求1所述四嗪含能材料,其特征在于,所述mc2hxn10oy晶体的结构为0d的类富勒烯的平面结构。
3.根据权利要求1所述四嗪含能材料,其特征在于,当m选自mn、fe、co、cu、zn、cd中任一种时,所述mc2hxn10oy晶体属于p1空间群;
4.根据权利要求1所述四嗪含能材料,其特征在于,当m选自mn、fe、co、cu、zn、cd中任一种时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:α=74~78°;β=81~85°;γ=80~84°;z=0.4~0.6;
5.根据权利要求1所述四嗪含能材料,其特征在于,当m为ni时,所述mc2hxn10oy晶体的晶胞参数为:α=85~93°;β=90~93°;γ=87~93°;z=0.4~0.6;
6.根据权利要求1所述四嗪含能材料,其特征在于,所述mc2hxn10oy晶体的含氮量为33-43%;分解温度为100~105℃;撞击感度为3~5j;摩擦感度为60~175n;静电火花感度为40~45mj。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述四嗪含能材料的制备方法,其特征在于,包括:将包括含m的金属盐、配体、溶剂的混合物,反应,得到所述含能材料;
8.根据权利要求7所述四嗪含能材料的制备方法,其特征在于,所述含m的金属盐选自含m的高氯酸盐、硝酸盐、含卤素金属盐中任一种或多种;
9.根据权利要求7所述四嗪含能材料的制备方法,其特征在于,所述含m的金属盐和配体的摩尔比为(1~3):(1~4);
10.一种根据权利要求1-6任一项所述四嗪含能材料作为激光起爆点火药、推进剂或添加剂的应用。
