[發明專利]基于氫鍵拆分與膠束自組裝策略的新型溶劑對TATB的高效溶解方法

在審

• 申請號: 202110209593.2
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113009019A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 陳建波;賈建慧;劉渝;莊思琪;黃輝
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/06;G01N30/74;G01N15/02
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 趙以鵬

本發明公開了基于氫鍵拆分與膠束自組裝策略的新型溶劑對TATB的高效溶解方法，包括如下步驟：步驟1：TATB溶解用新型溶劑體系的設計與制備；步驟2：分析不同鹵素離子對TATB的氫鍵拆分作用；步驟3：分析不同有機銨鹽對TATB的膠束自組裝作用；步驟4：分析TATB溶解用新型溶劑體系對TATB的溶解度。本發明針對TATB的高效溶解技術，提出先對TATB的氫鍵網絡進行拆分，再對經氫鍵拆分的TATB進行膠束自組裝，進而促進TATB的高效溶解。基于上述思路，經過設計、制備得到新型的溶劑體系，考察其溶解性能，實現了對TATB的高效溶解。

技術領域

本發明涉及含能材料、強氫鍵材料以及難溶性材料等技術領域，更具體地，本發明的實施方式涉及基于氫鍵拆分與膠束自組裝策略對1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的高效溶解技術。

背景技術

1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)是作為一種強氫鍵材料，不僅作為鈍感炸藥廣泛用于含能材料領域，還可作為顯色材料用于液晶領域。TATB作為目前唯一通過美國鈍感高能炸藥標準(IHE)的單質炸藥，分子體系中三個氨基分別與相鄰的硝基形成強氫鍵作用，具有感度低(撞擊感度h₅₀為490cm)的顯著優勢，是當前最重要的鈍感高能炸藥。然而，強氫鍵作用也拉近了TATB分子間距離、強化了TATB作用力，進而限制了溶劑對TATB的溶解作用，大幅削弱了TATB的溶解性。相對于無氨基、弱氫鍵作用的2,4,6-三硝基甲苯(TNT)的易溶解特性，TNT在二甲基亞砜(DMSO)中的溶解度為128wt％，引入氨基和強氫鍵的TATB卻不溶于任何常規溶劑(DMSO中為7×10^-3wt％)。

可見，常規有機溶劑對TATB幾乎沒有溶解作用。當前主要采用濃硫酸使TATB氨基質子化以增強對TATB的溶解，然而，濃硫酸具有強氧化性、腐蝕性和酸性，不僅會導致TATB在溶解過程中發生氧化、降解，還給溶解相關的試驗操作帶來了危險、充滿安全隱患。

目前為止，仍然缺乏對TATB具有高效、溫和的溶解技術，極大限制了TATB的溶解以及相關的形貌調控與分析檢測。

發明內容

當前，常規溶劑對TATB的溶解性較差，而濃硫酸對TATB的溶解具有降解作用和安全風險，目前缺乏溫和、高效的溶解技術。為此，本發明提出了基于氫鍵拆分與膠束自組裝策略的溶解技術，實現了TATB的高效、溫和溶解，為TATB后續的形貌調控與分析檢測提供了新型溶解技術。

為實現基于氫鍵拆分與膠束自組裝策略對TATB的高效溶解，利用鹵素離子對TATB的氫鍵網絡進行拆分，再利用有機銨鹽對TATB進行膠束自組裝，通過組合設計與合成制備得到了相應的新型溶劑體系，并將這種溶劑體系用于TATB的溶解研究，最后實現了新型溶劑體系對TATB的高效溶解。

為得到針對TATB的新型溶解技術與方法，本發明采取的具體技術方案如下：

(1)新型溶劑體系的設計與制備：以鹵素離子為陰離子，以有機銨鹽為陽離子，通過組合化學設計、有機合成制備得到具有不同陽離子、不同陰離子的鹵化有機銨鹽。將上述銨鹽加熱成液態，制備得到TATB溶解用新型溶劑體系。

(2)不同鹵素離子對TATB的氫鍵拆分作用：在具有相同有機銨鹽陽離子情況下，考察不同鹵素陰離子在TATB溶解過程的氫鍵拆分作用。接著，更換陽離子類型，進一步考察不同鹵素陰離子對TATB的溶解作用。最后，采用紫外吸收光譜表征和證實鹵素離子對TATB的氫鍵拆分作用。

(3)不同有機銨鹽對TATB的膠束自組裝作用：結合上述步驟(1)和(2)的實驗，在具有相同鹵素陰離子情況下，考察不同有機銨鹽陽離子在TATB溶解過程的膠束自組裝作用。接著，更換鹵素陰離子類型，進一步考察不同有機銨鹽陽離子對TATB的溶解作用。最后，采用激光發射儀觀察和證實TATB溶解過程中膠束自組裝所形成的丁達爾現象，并采用基于動態光散射的激光粒度儀分析TATB溶解過程中所形成膠束的納米粒度與大小。