20重结晶过程中的晶型转变研究进展

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网络出版时间：2012-04-17 10:23

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文章编号：1006-9941﹙2012﹚02-0248-08

徐金江，孙杰，周克恩，李洪珍，舒远杰

CL-20重结晶过程中的晶型转变研究进展

2徐金江1，，孙杰1，周克恩2，李洪珍1，舒远杰1

（1.中国工程物理研究院化工材料研究所，四川绵阳621900；2.中国工程物理研究院研究生部，四川绵阳621900）摘

要：介绍了不同晶型六硝基六氮杂异伍兹烷﹙HNIW，CL-20﹚﹙包括α-、的结构、热稳定性及性能。综述了CL-20β-、γ-、ε-及ζ-﹚

的重结晶方法﹙包括溶剂-非溶剂法和溶剂挥发法﹚以及在溶液中的晶型转变。认为：ε-CL-20最有用价值，不能直接合成，它需通过重结晶得到，但结晶时的晶型转变会降低ε-CL-20晶型的纯度，从而影响爆轰性能。讨论和温度对CL-20晶型转变的影响。根据Ostwald规则，从热力学和动力学角度解释了CL-20提出了通过控制CL-20的晶型转变路径、优化重结晶条件，以获得晶型纯度高的ε-CL-20的新思路。

关键词：物理化学；六硝基六氮杂异伍兹烷﹙CL-20﹚；重结晶；多晶型现象；O中图分类号：TJ55；TQ560.7；O64

文献标识码：A

I/j.2012.02.023

1引言

降低炸药的安

10 11］

1］

多晶型现象［CL-20的重结晶条件，控制晶型转变ε-CL-20，提高炸善CL-20的晶体质量，获得近

12］

以降低感度，使其具有更广泛的应用［。

晶型炸药的性质各有差异﹙如感度、爆轰能这些性质对炸药的应用非常重要，因此伍兹烷﹙HNIW，CL-20﹚作为现能高2 4］

药已被广泛研究［，关于CL-20的研究大多集中在改进合成方获得所需晶体和探索热分解机理等方面，为了掌握CL-20的晶型转变机理并制备晶型纯度较高的本文主要对CL-20的各种晶型、重结晶方法ε-CL-20，

及晶型转变研究进展进行了综述。

泛应用。CL-20-、γ-及ε-5］四种晶型，其中ε-CL-20最［为

2.04g·cm

3

，热稳定性最好，备中应用的均为ε-CL-20。而通常解制得的是

［6 7］

，需通过转晶α-CL-20或γ-CL-20或二者的混合物

8］

才能得到ε-CL-20，一般采用的是溶剂重结晶法［。

2

2.1

CL-20的多晶型现象

CL-20各种晶型及结构

CL-20是一种具有笼形结构的高能硝胺化合物，

但该法得到的ε-CL-20仍含有少量其它晶型﹙如α-、β-或γ-﹚，使CL-20的密度降低，感度增加，由此也会影

9］响炸药的爆轰性能［。因此，需要优化重结晶条件，

六个桥氮原子上各有一个硝基，不同的硝基取向、晶格堆积方式使其具有多种晶型，主要为α-、β-、γ-、ε-及

7，13，16］

。从分晶体学数据及分子构型如表1所示［ζ-，

以提高ε-CL-20的晶型纯度。此外，当CL-20炸药与溶剂接触或环境条件﹙温度或压力﹚改变时，也可导致晶型转变而降低密度，，使炸药体积膨胀并产生裂纹，该

收稿日期：2011-06-20；修回日期：2011-10-13基金项目：国家自然科学基金资助﹙10979037﹚

作者简介：徐金江﹙1986 ﹚，男，硕士研究生，从事含能材料晶体研究。e-mail：xjjxujinjiang@

通讯联系人：舒远杰﹙1969 ﹚，男，博士，研究员，主要从事含能材料制备与性能的实验和理论研究。e-mail：syjfree@

子构型来看，而β-、α-和γ-晶型属于非对称结构，ε-和ζ-晶型为对称结构。CL-20分子内原子位置对称与否，会影响分子电荷密度分布，造成表观的晶体偶极矩不同。α-和γ-CL-20具有相同的分子构型，只是晶胞的堆积方式不同而已，通常制得的α-CL-20为含H2O加合物，其中H2O能稳定α-CL-20且在晶胞空腔的占

据率为17%~50%。将α-CL-20加热到100ºС数小时即可脱水得到无水α-CL-20，但该无水α-晶体不能

ChineseJournalofEnergeticMaterials，Vol.20，No.2，2012﹙248 255﹚含能材料

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