[發(fā)明專利]一種新型生物質(zhì)含能材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010138061.6
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN101805415A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張正光
• 申請（專利權(quán)）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號(hào): C08B37/02
• 分類號(hào): C08B37/02;C06B25/02;C06D5/00
• 代理公司: 北京五月天專利商標(biāo)代理有限公司 11294
• 代理人: 吳寶泰;何宜章

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型生物質(zhì)含能材料的制備方法。

背景技術(shù)

魔芋葡甘聚糖是一種從魔芋中提取的生物質(zhì)資源，在我國的來源非常豐富，其儲(chǔ)量約占到世界總產(chǎn)量的一半，且資源可再生。它具有優(yōu)良的生物相容性、可生物降解性和獨(dú)特的理化性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)：魔芋葡甘聚糖及其衍生物在汽車內(nèi)飾件、醫(yī)藥、化工、紡織、石油鉆探、環(huán)保和新材料等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

由于魔芋葡甘聚糖分子鏈中本身不含含能基團(tuán)，因而本身并不具有能量，無法直接應(yīng)用于含能材料領(lǐng)域。同時(shí)由于魔芋葡甘聚糖是由β-1，4糖苷鍵連接的D-甘露糖和D-葡萄糖以1.6∶1的比例構(gòu)成的復(fù)合多糖，分子鏈上含有大量的羥基，使得其吸水率極強(qiáng)，吸水率可達(dá)1∶80-100，是所有天然高分子中吸水性最強(qiáng)的，這也將大大影響了其在炸藥等含能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，如發(fā)明名稱為“多硝基的富勒烯基含能材料的合成方法”專利(專利號(hào)200510011967.0)公開的技術(shù)方案，是一種利用C60生產(chǎn)含能材料的方法，但利用魔芋葡甘聚糖生產(chǎn)含能材料尚屬空白。目前，對魔芋葡甘聚糖的研究主要集中在增稠、吸附、熱塑等領(lǐng)域。如何篩選改性方法和條件，脫除魔芋葡甘聚糖分子中親水性的基團(tuán)并將大量的含能基團(tuán)引入到其分子鏈中，是魔芋葡甘聚糖應(yīng)用于含能材料領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種新型生物質(zhì)含能材料的制備方法，能夠利用魔芋葡甘聚糖生產(chǎn)出含能材料。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案：

一種新型生物質(zhì)含能材料的制備方法，其特征在于：用硝化劑對魔芋葡甘聚糖進(jìn)行硝化改性。

用氧化劑和脫水劑對魔芋葡甘聚糖進(jìn)行脫水。

將魔芋葡甘聚糖、硝化劑、氧化劑和脫水劑置于帶有攪拌器的反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，將反應(yīng)后的溶液倒入蒸餾水中，使魔芋葡甘聚糖含能材料沉淀出來；溶解前述魔芋葡甘聚糖含能材料后用蒸餾水洗，水洗后再進(jìn)行抽濾、干燥。

魔芋葡甘聚糖、硝化劑、氧化劑和脫水劑各成分所占的重量份數(shù)為，魔芋葡甘聚糖5-15、硝化劑55-65、氧化劑5-15和脫水劑15-25。

硝化劑選用發(fā)煙硝酸，氧化劑選用濃硫酸，脫水劑選用五氧化二磷。

反應(yīng)釜置于冰浴中冷卻1-3小時(shí)，然后控制溫度在15-25℃的低溫下反應(yīng)40-60小時(shí)。

魔芋葡甘聚糖選用經(jīng)乙醇提純過的魔芋精粉。

本發(fā)明具有的有益效果：

本發(fā)明通過硝化改性魔芋葡甘聚糖，使其分子鏈中的羥基因脫水和取代而大量減少，同時(shí)大量硝基的加入使得魔芋葡甘聚糖相對分子質(zhì)量增大，分子鏈結(jié)合更緊密，結(jié)晶度更高，從而使得魔芋葡甘聚糖含能材料具有優(yōu)良的疏水性，同時(shí)又含有高能量而具有炸藥的性能(參見圖1-圖4)。硝化改性后的魔芋葡甘聚糖在自然條環(huán)境(光、熱、微生物)條件下能完全降解，燃燒或爆炸時(shí)可以徹底分解為NO₂，CO₂，H₂O無環(huán)境污染，是一種具有很大發(fā)展?jié)摿Φ男滦途G色功能材料，可作為一種新型的綠色環(huán)保含能材料應(yīng)用于固體推進(jìn)劑和炸藥方面。

附圖說明

圖1魔芋葡甘聚糖改性前后的紅外光譜圖；

圖2魔芋葡甘聚糖改性前后的XRD圖；

圖3未改性魔芋葡甘聚糖的TG-DSC圖；

圖4魔芋葡甘聚糖含能材料的TG-DSC圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

將重量份數(shù)為5份的魔芋葡甘聚糖，60份發(fā)煙硝酸，15份硫酸和20份五氧化二磷按順序加入到帶有攪拌器的反應(yīng)釜中。密封裝好藥品的圓底燒瓶置于冰浴中冷卻3小時(shí)，然后控制溫度在20℃下反應(yīng)60小時(shí)。反應(yīng)后的溶液倒入過量的蒸餾水中使魔芋葡甘聚糖含能材料沉淀出來；用丙酮溶解魔芋葡甘聚糖含能材料后用蒸餾水洗，重復(fù)1-2次，抽濾后的樣品置于真空干燥箱中50℃干燥8小時(shí)即可獲得白色粉末狀的魔芋葡甘聚糖含能材料。

實(shí)施例二：

將重量份數(shù)為10份的魔芋葡甘聚糖，55份發(fā)煙硝酸，10份硫酸和25份五氧化二磷按順序加入到帶有攪拌器的反應(yīng)釜中。密封裝好藥品的圓底燒瓶置于冰浴中冷卻2小時(shí)，然后控制溫度在15℃下反應(yīng)40小時(shí)。反應(yīng)后的溶液倒入過量的蒸餾水中使魔芋葡甘聚糖含能材料沉淀出來；用丙酮溶解魔芋葡甘聚糖含能材料后用蒸餾水洗，重復(fù)1-2次，抽濾后的樣品置于真空干燥箱中50℃干燥8小時(shí)即可獲得白色粉末狀的魔芋葡甘聚糖含能材料。

實(shí)施例三：