[發(fā)明專利]以二(1H-咪唑-1-基)二氫硼為陰離子的唑硼類含能離子液體及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911073444.7
• 申請(qǐng)日: 2019-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110746447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管萍;陳婷婷;胡小玲;王姍;黃彤彤;王方平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C07F5/02
• 分類號(hào): C07F5/02;C07D233/58;C06D5/08;C06B25/34
• 代理公司: 61204 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種以二(1H?咪唑?1?基)二氫硼為陰離子的唑硼類含能離子液體及其制備方法，1?烷基?3?甲基咪唑RMIM⁺為陽(yáng)離子，以二(1H?咪唑?1?基)二氫硼[BH₂(im)₂]^?為陰離子的含能離子液體1?烷基?3?甲基咪唑二(1H?咪唑?1?基)二氫硼酸鹽[RMIM][BH₂(im)₂]及其制備方法。與一般含能材料相比，含能離子液體具有蒸汽壓低、熱穩(wěn)定性高、熔點(diǎn)低、敏感度低、綠色安全等特點(diǎn)，可以降低含能材料在處理、加工和運(yùn)輸過(guò)程中的危險(xiǎn)。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)二(1H?咪唑?1?基)二氫硼[BH₂(im)₂]^?為陰離子，調(diào)控含能離子液體的熱穩(wěn)定性和生成焓，并提供了一種制備工藝簡(jiǎn)單的以二(1H?咪唑?1?基)二氫硼[BH₂(im)₂]^?為陰離子的含能離子液體制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含能材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以二(1H-咪唑-1-基)二氫硼[BH₂(im)₂]^-為陰離子的含能離子液體及制備方法。

背景技術(shù)

離子液體是近年來(lái)材料化學(xué)領(lǐng)域新興的一類環(huán)境友好功能材料，主要是指一類由有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)陰離子或無(wú)機(jī)陰離子構(gòu)成的、熔點(diǎn)低于100℃，在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的化合物。由于離子液體具有可忽略的蒸汽壓，寬的可操作的液程范圍，以及高熱穩(wěn)定性、高的電導(dǎo)率、結(jié)構(gòu)易于設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，近幾十年其已經(jīng)在化學(xué)化工和材料領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注和研究。人們通過(guò)離子液體的可設(shè)計(jì)性，將高含氮量和高含氧量的基團(tuán)引入離子液體的陽(yáng)離子或陰離子上，研制出具有高能量的新型功能離子液體。作為含能材料和離子液體的結(jié)合，含能離子液體可通過(guò)不同含氮基團(tuán)和含氧集團(tuán)的引入，調(diào)節(jié)其物理化學(xué)性能，設(shè)計(jì)符合工業(yè)要求和軍事需求的含能材料，極大地豐富了含能離子液體的種類，成為離子液體研究領(lǐng)域快速發(fā)展的一大熱點(diǎn)。

含能材料主要分為爆炸物，推進(jìn)劑，煙花三種。目前在雙組分推進(jìn)劑體系中，肼及其甲基化衍生物被廣泛用作自燃性燃料，但其高揮發(fā)性，毒性和處理成本超出了不斷增長(zhǎng)的環(huán)境和安全問(wèn)題的要求。在此背景下，迫切需要探索新的燃料替代肼衍生物。鑒于含能離子液體固有的特性，如低蒸汽壓、熱穩(wěn)定性高、低熔點(diǎn)、物化性質(zhì)可調(diào)節(jié)和毒性小等，恰好彌補(bǔ)肼類燃料在蒸汽壓高、熱穩(wěn)定性差、密度低和毒性強(qiáng)等方面的不足。由于唑環(huán)具有較高的密度和生成焓，是含能材料的重要母體結(jié)構(gòu)，而硼烷類化合物具有很強(qiáng)的還原性，唑硼類化合物結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)，在雙組元推進(jìn)劑方面具有很多優(yōu)良的理化性質(zhì)和較高的能量水平，具有良好的應(yīng)用前景。

2007年，Zheng Zhuo等合成了一系列含三唑硼陰離子的含能離子液體和鹽。其中[MMIM][BH₂(tz)₂]和[MMMIM][BH₂(tz)₂]具有很好的液體性能，熔點(diǎn)分別為-18.6℃、35.3℃，同時(shí)該系列離子液體具有很高的密度和能量?jī)?yōu)勢(shì)，[MMIM][BH₂(tz)₂]和[MMMIM][BH₂(tz)₂]密度分別達(dá)到了1.39、1.23g/cm³。其中，[MMIM][BH₂(tz)₂]的制備方法需要將一定量的二氫雙(1,2,4-三唑基)硼酸鉀在冰醋酸中洗滌過(guò)濾，之后與一定量的氫氧化鋇攪拌反應(yīng)1小時(shí)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、重結(jié)晶得到二氫雙(1,2,4-三唑基)硼酸鋇。將一定比例的碘化咪唑鎓和二氫雙(1,2,4-三唑基)硼酸鋇，加入Ag₂SO₄水溶液中，之后經(jīng)歷過(guò)濾，洗滌和重結(jié)晶等步驟制得[MMIm][BH₂(tz)₂]。但是，合成過(guò)程較為復(fù)雜，成本較高，降低了這類離子液體的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。