[發明專利]多孔芳香骨架EPAF-1材料和CL-20@EPAF-1復合含能材料及制備方法

有效

• 申請號: 202110770779.5
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113501955B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 束慶海;宋健;呂席卷;吳啟才;鄒浩明;王俊峰;杜君宜
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C06B43/00;C06B25/40
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

本發明涉及一種多孔芳香骨架EPAF?1材料和CL?20@EPAF?1復合含能材料及制備方法，以低成本的含能單體三聚氯氰和DABT為原料，合成得到以富氮雜環作為骨架的含能多孔芳香骨架EPAF?1材料，隨后與高能單質炸藥CL?20結合，獲得高能量與低感度兼備的CL?20@EPAF?1含能復合材料，為新型高能低感含能材料的開發提供一個新的研究策略。

技術領域

本發明屬于含能材料領域，涉及一種多孔芳香骨架EPAF-1材料和CL-20@EPAF-1復合含能材料及制備方法，旨在發明出具有實際應用前景的新型高能低感含能材料。

背景技術

含能材料(Energetic materials，EMs)技術的發展不僅是一個國家的軍事實戰能力的體現，更是關系到國家安全、經濟建設和科技發展的核心戰略之一。在經特定刺激方式激發后，含能材料會迅速地釋放大量能量實現對周圍物的毀傷，廣泛用于武器彈藥、航天推進劑、采礦工程、煙火技術等軍事和民用領域。然而，高能量物質往往伴隨著較差的安全性能，如對沖擊、摩擦、靜電、熱等外界刺激因素敏感，這一矛盾嚴重限制了含能材料的發展和應用。因此，設計開發新型高能低感含能材料是實現武器系統高效毀傷和高安全的最根本途徑，是當前含能材料領域研究的重點和難點。

針對上述問題，研究者們已經付出了很多努力試圖使得高能量和低感度在含能材料中能夠兼容。大體包括以下幾個策略：(1)分子水平的設計，包括官能團(如硝基、氨基等)的引入、多種類氮雜環的合并、鹽的形成、分子結構的立體化學效應、氫鍵策略等；(2)含能材料分子的共晶設計；(3)納米復合含能材料的制備，主要有單質炸藥/氧化劑分散在連續介質中的納米復合材料、亞穩態分子間復合物、碳納米管基復合含能材料、納米多孔硅/氧化劑復合含能材料等體系；(4)新型含能功能材料的開發，包括含能離子液體(Energeticionic liquids，EILs)、含能金屬有機骨架(Energetic metal organic framework，MOFs)等。然而，目標含能產物的獲得不僅需要前期理論計算模擬數據的支持，復雜的合成步驟、產率和成本的考量、結晶的培養難度、分散的均勻性以及材料的穩定性等方面也在含能材料的設計合成過程中給研究者們的研究工作增加了很大難度。

發明內容

多孔芳香骨架(Porous aromatic frameworks，PAFs)是一類新興多孔材料，具有多樣的高孔隙結構和超高的化學穩定性。此外，芳香基構筑單元的結構種類豐富、化學反應活性良好，通過對結構單元的設計和PAFs骨架的修飾，即可實現對PAFs結構和孔道性質的調控，從而表現出不同的性能應用于多種領域。

本發明設計開發了一種新型含能有機多孔材料，即含能多孔芳香骨架(Energeticporous aromatic frameworks)材料EPAF-1。該材料以富氮雜環作為骨架，具有較高的能量密度和安定性。將該材料與目前能量最高的單質炸藥六硝基六氮雜異伍茲烷(HNIW或CL-20)進一步結合形成CL-20@EPAF-1復合含能材料。保證材料高能量的同時，不僅提高了其熱穩定性，也大大降低了CL-20的感度，真正實現了高能低感含能材料的研發。目前，有關含能多孔芳香骨架的設計合成及其與CL-20結合形成復合材料的制備方法暫無公開文獻資料報道。

本發明提供了一種新型高能低感含能材料的設計開發方案及制備方法。以低成本的含能單體三聚氯氰和5,5’-二氨基-3,3’-聯-1,2,4-三唑(DABT)為原料，設計合成出一種新型的含能多孔芳香骨架EPAF-1材料，隨后與高能單質炸藥CL-20結合，成功獲得高能量與低感度兼備的新型CL-20@EPAF-1含能復合材料。本發明不僅解決了CL-20感度高等問題，也為新型高能低感含能材料的合成提供一個新的研究策略。

本發明通過下述技術方案實現：

多孔芳香骨架EPAF-1材料EPAF-1材料，結構如下：

多孔芳香骨架EPAF-1材料的制備方法有兩種，分別為：