[發(fā)明專利]五唑鈉與4?氨基?1,2,4?三氮唑共晶化合物及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710335421.3
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107098864A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸明;王鵬程;王乾;林秋漢;許元剛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C07D249/08
• 分類號: C07D249/08;C07D259/00;C06B43/00
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙)32273
• 代理人: 張學(xué)彪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高氮共晶化合物的制備方法。

背景技術(shù)

共晶近年才開始應(yīng)用到含能化合物領(lǐng)域，它提供了一個改善現(xiàn)有含能材料性能的新途徑，即兩種或兩種以上的炸藥在分子層面上通過分子間作用力加以結(jié)合，通過空間效應(yīng)和分子間作用力影響超分子網(wǎng)絡(luò)的形成，微觀的結(jié)合在同一晶格中，組裝成超分子復(fù)合物，從而改變炸藥的內(nèi)部構(gòu)成，在不破壞原有炸藥分子化學(xué)結(jié)構(gòu)情況下利用分子間作用力增大炸藥晶體的密度，提高炸藥的爆速。此外，對于機械感度高的炸藥，則通過與鈍感炸藥形成共晶，提高炸藥的爆速，降低其機械感度。

五唑鈉(NaN₅)是一類含全氮結(jié)構(gòu)的新型含能化合物。五唑離子其本身具有較高的生成焓與能量，與陽離子鈉Na⁺組裝后是性能優(yōu)異的含能化合物。另外，由于五唑在解離時產(chǎn)生大量無毒性的氮氣，綠色無污染，在氣體發(fā)生劑中也有較好的應(yīng)用前景。但是五唑離子在110℃附近分解，導(dǎo)致五唑鈉自身的穩(wěn)定性較為一般，因此采用熱穩(wěn)定性更好的其他含能分子與其形成共晶是改善五唑鈉性能的理想途徑。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種高氮共晶化合物五唑鈉-氨基三氮唑及其制備方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種五唑鈉與4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)五唑鈉在乙醇-乙酸乙酯混合溶劑中重結(jié)晶，得到五唑鈉晶體，使得五唑鈉純度更高；

(2)將步驟(1)的五唑鈉晶體溶解于醇-水混合溶液中，得到溶液A；

(3)將4-氨基-1,2,4-三氮唑溶解于醇-水混合溶液中，得到溶液B；其中，4-氨基-1,2,4-三氮唑在溶液B中的摩爾濃度與五唑鈉在溶液A中的摩爾濃度相同；

(4)將等體積的溶液A和溶液B混合得到溶液C，將溶液C進(jìn)行超聲分散，然后過濾去除不溶物；

(5)將步驟(4)得到的溶液C靜置于恒溫恒濕箱中，至溶劑揮發(fā)1/2；恒溫恒濕箱中設(shè)定溫度為20℃～50℃，濕度為10％～20％；

(6)將恒溫恒濕箱中溫度降低至10℃，濕度提高至50％，溶劑繼續(xù)揮發(fā)，但是揮發(fā)較之前緩慢，一段時間后有晶體形成，即得共晶化合物。

作為優(yōu)選方案：步驟(1)中，乙醇-乙酸乙酯混合溶劑中，乙醇和乙酸乙酯的體積比為(4～6):(4～6)。

作為優(yōu)選方案：步驟(2)和步驟(3)中的醇-水混合溶液中醇和水的體積比均為(5～8):(2～5)。

作為優(yōu)選方案：溶液A中五唑鈉的濃度和溶液B中4-氨基-1,2,4-三氮唑的濃度相同，均為0.25～0.6mol/L。

作為優(yōu)選方案：步驟(2)和步驟(3)中的醇-水混合溶液中的醇為甲醇或乙醇。

作為優(yōu)選方案：步驟(4)中，超聲功率為100～150瓦，超聲時間為10～30分鐘。

作為優(yōu)選方案：步驟(4)中，過濾是用超濾膜過濾，超濾膜的孔徑為0.22um。

作為優(yōu)選方案：步驟(4)中，溶液A和溶液B混合得到溶液C時，如果有沉淀析出或溶液C變渾濁，加入醇或去離子水至澄清。

本發(fā)明還包括由上述任一方法制成的五唑鈉與4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物。由上述方法得到的化合物在現(xiàn)有化合物基礎(chǔ)上改變了3D骨架網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，使得力學(xué)性能得到改善。

有益效果：本發(fā)明提供的制備方法簡單高效，依據(jù)該方法得到的產(chǎn)物共晶化合物通過改變3D骨架網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)，減少了外界沖擊力對離子結(jié)構(gòu)的影響，改善了其力學(xué)性能，因為新增了離子間的配位作用，使其熱穩(wěn)定性能大大提升；所獲得的化合物既保留了五唑鈉的高威力，又因為加入了4-氨基-1,2,4-三氮唑提高了穩(wěn)定性。由于共晶化合物的氮含量高，在爆炸后產(chǎn)生的主要氣體為清潔無污染的氮氣，因此是一種綠色環(huán)保的含能化合物。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的五唑鈉與4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物(100)晶面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的五唑鈉與4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物(001)晶面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的五唑鈉與4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物(010)晶面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的五唑鈉與4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物晶胞示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作出進(jìn)一步說明。