[發明專利]一種3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410378171.8
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104130147A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 汪營磊;姬月萍;汪偉;儀建華;劉衛孝;高福磊;安亭;徐司雨;陳斌;盧先明;栗磊
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: C07C227/18
• 分類號: C07C227/18;C07C229/18;C06D5/06
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

技術領域

本發明涉及一種固體推進劑用催化劑，特別涉及一種3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅化合物及其制備方法和應用。

技術背景

在改善雙基推進劑或改性雙基推進劑配方燃燒性能方面，當前常用的方法是通過加入一些金屬鹽作為燃燒催化劑，來調節推進劑的燃速和壓力指數，添加量一般為質量分數的1％-5％。目前所用的燃燒催化劑大多為有機/無機鉛化合物，鉛化合物具有較大的毒性，并且燃燒分解生成的氧化鉛在發動機排氣中為白色或淺藍色的煙不利于導彈的制導和隱身，因此，開發無毒或低毒性、無污染的燃燒催化劑成為新的課題。銅化合物是綠色燃燒催化劑中最為重要的一種，但是，《低特征信號固體推進劑技術》(118頁-120)書中報道的銅化合物綠色催化劑己二酸銅結構中不含有能量基團，將這些化合物加入到固體推進劑配方中雖然能起到調節燃燒性能的作用，但是使固體推進劑的能量水平有所降低，使雙基推進劑在12MPa-14MPa下的平均燃速為9.7mm/s。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的不足，提供一種熱穩定性好、含有能量基團的3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅(NBCCu)綠色燃燒催化劑化合物及其應用的雙基推進劑。

為解決上述問題，本發明的整體思路是(1)提供一種3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅化合物，該化合物含有能量基團NO₂基；(2)提供一種3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅化合物的合成方法；(3)將3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅化合物作為綠色燃燒催化劑在雙基推進劑中應用。

本發明的3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅化合物，結構式如下所示：

本發明3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅化合物的合成路線如下：

以2,4-二硝基氯苯為原料，具體包括如下步驟：

a.將亞氨基二乙酸加入去離子水和乙醇中，然后加入縛酸劑，再加入2,4-二硝基氯苯，其中亞氨基二乙酸、縛酸劑和2,4-二硝基氯苯的摩爾比為1：1：2.5～3.0，控制反應溫度在50℃～70℃，恒溫攪拌反應4h～7h，然后冷卻、靜置，過濾，無水乙醇重結晶，過濾，干燥制得3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸；

所述縛酸劑為：碳酸鉀、碳酸鈉或甲醇鈉。

b.將可溶性銅鹽溶解于去離子水中配成溶液，再將3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸用強堿溶液溶解，控制溶液pH值在9～10，然后在攪拌下加入可溶性銅鹽溶液，其中3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸和可溶性銅鹽的摩爾比為1：1，混合均勻；在70℃～90℃恒溫攪拌反應2h～4h，然后冷卻、靜置；將沉淀洗滌、過濾、干燥即可制得3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅金屬鹽。

所述強堿為：NaOH或KOH。

所述可溶性銅鹽為：硝酸銅或硫酸銅。

(3)本發明的化合物作為燃燒催化劑應用于雙基推進劑

固體推進劑樣品采用吸收-驅水-放熟-壓伸-切成藥條的常規無溶劑壓伸成型工藝制備。對樣品進行燃燒性能測試。

本發明優點與積極效果：

本發明化合物將能量基團(-NO₂)引入催化劑結構中，可為推進劑提供能量，進而提高雙基推進劑的燃速，雙基推進劑在12MPa-14MPa下的平均燃速達到10.6mm/s，而對比文獻中使用惰性催化劑的雙基推進劑在12MPa-14MPa下的平均燃速為9.7mm/s。

附圖說明

圖1含3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅雙基推進劑的燃速-壓力曲線；

圖2含3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸銅雙基推進劑的催化效率-壓力曲線。

具體實施方式

實施例1

(1)3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸的合成：

稱取2.7g(0.02mol)的亞氨基二乙酸，加入50mL乙醇和14mL去離子水中，再加入3.2g(0.03mol)的碳酸鈉，升溫至65℃，加入4.1g(0.02mol)的2,4-二硝基氯苯，保溫5h，然后冷卻、靜置，過濾，得黃色粉末3-(2’,4’-二硝基苯基)-3-氮雜-戊二酸4.4g，收率73.3％。