[發明專利]一種碳硼烷基高氯酸銨的應用

有效

• 申請號: 201710077037.8
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN106866324B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 李戰雄;劉安琪;周瑩;閻四海;段軍鴻;舒凱;聶教榮
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C06D5/00
• 分類號: C06D5/00;C07F5/05;B01J31/14
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒;孫周強

本發明公開了一種碳硼烷基高氯酸銨的應用，通過還原制備碳硼烷基胺和成鹽制備碳硼烷基高氯酸銨兩個步驟得到碳硼烷基高氯酸銨，其與固體推進劑中常用的組分具有很好的相容性；化合物密度與復合固體推進劑密度接近，為高密度燃速催化劑，用于固體推進劑配方時即使添加量大也基本不降低推進劑體系的能量密度；同時，碳硼烷基高氯酸銨制備反應條件溫和、制備工藝簡便，原材料易得，易于工業化生產和推廣應用。

本申請為申請號為201510610491.6的中國發明專利申請的分案申請，原申請的申請日為：2015年9月23日，申請號為：201510610491.6，發明名稱為：碳硼烷基高氯酸銨及其制備方法與應用。

技術領域

本發明涉及一種碳硼烷基高氯酸銨的應用，屬于復合固體推進劑用燃速催化劑的化學制備領域。

背景技術

高氯酸銨（AP）是目前復合固體推進劑中廣泛應用的氧化劑，使用高效的燃速催化劑可以非常有效地促進AP熱分解，從而通過控制燃速催化劑添加量可實現AP在固體推進劑中的燃燒分解控制。二茂鐵及其衍生物是針對AP的有效燃速催化劑，其中，2,2-雙（乙基二茂鐵基）-丙烷（卡托辛，Catocene）、正辛基二茂鐵和叔丁基二茂鐵等產品已獲得廣泛的應用。然而，二茂鐵類燃速催化即便在添加量高達4%~5%時仍不能達到超高燃速水平，而且，過高的添加量會極大地降低了固體推進劑體系的固含量和總體能量密度。

具有閉型籠狀結構的碳硼烷是一種高效燃速催化劑，其燃速催化功能令人驚喜。然而，碳硼烷衍生物作為燃速催化劑使用時要求有較大的臨界用量，只有在高于接近10%的臨界用量以上時，其才能起到燃速催化的作用。已經獲得應用的正己基碳硼烷（NHC），其加入端烴基聚丁二烯（HTPB）復合推進劑中，當用量為10～13%時可使推進劑的燃速提高2至3倍；但是NHC常溫下為液體，密度為1.05克/立方厘米，這大大低于復合固體推進劑的密度（約為1.65克/立方厘米），添加量大時可能導致推進劑體系的能量密度大大降低。已經公開報道的1-疊氮基甲基碳硼烷(AMC)和1-硝基甲基碳硼烷(NMC)等液態碳硼烷產品組成主要為碳氫和輕元素硼氫，分子間作用力弱，密度小，添加量大時導致推進劑體系的能量密度大大降低，仍是其不能實際應用的致命弱點所在。

現有碳硼烷類化合物用作固體推進劑燃速催化劑時，只有在較高的添加量時才能獲得高燃速催化速率。這至少帶來兩方面的問題，其一，碳硼烷本身不含能量，且分子中含有的多個輕質硼原子和氫原子使碳硼烷衍生物的密度較低，當在固體推進劑中大添加量時會導致推進劑的能量密度降低；其二，液體碳硼烷酯類和烷基碳硼烷中的液態小分子碳硼烷衍生物在固體推進劑體系中的慢速遷移導致推進劑體系的熱力學不穩定和不均勻性，進而使推進劑安全性能下降，并最終影響推進劑的儲存壽命和服役期限。

因此需要研發一種新的固體推進劑燃速催化劑，即使添加量大也不會導致推進劑體系的能量密度大大降低，同時作為固體推進劑燃速催化劑還需要避免遷移，與固體推進劑中的其他組分相容性好，并且需要制備方便，易于工業化應用。

發明內容

本發明為了克服現有碳硼烷有機化合物的缺陷，公開了一種碳硼烷基高氯酸銨的應用，其與固體推進劑中的氧化劑具有很好的相容性，而且，碳硼烷基高氯酸銨為有機鹽類，分子間作用力大，分子堆積密集，密度高，用于固體推進劑時即使添加量大也不降低推進劑體系的能量密度。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種碳硼烷基高氯酸銨，其化學結構式為：

其中，n為1～6。

本發明公開的碳硼烷基高氯酸銨制備反應條件溫和、工藝簡便，原材料易得，易于工業化生產和推廣應用，因此本發明還公開了上述碳硼烷基高氯酸銨的制備方法，為包括還原制備碳硼烷基胺和成鹽制備碳硼烷基高氯酸銨兩個步驟，具體包括以下步驟：