[發(fā)明專利]多孔芳香骨架EPAF-5材料和NTO@EPAF-5復(fù)合鹽含能材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110771024.7
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113444246B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 束慶海;宋健;呂席卷;吳啟才;鄒浩明;王俊峰;杜君宜;施瑞;姚裕貴
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C06B21/00;C06B23/00;C06B25/34
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 鄧永紅

本發(fā)明涉及多孔芳香骨架EPAF?5材料和NTO@EPAF?5復(fù)合鹽含能材料及制備方法，以含能單體三聚氯氰和4?(4H?1,2,4?三氮唑?4?基)?4H?1,2,4?三氮唑為原料，合成出一種富氮陽離子多孔芳香骨架EPAF?5材料，通過電荷相互作用與高能強酸性單質(zhì)炸藥NTO結(jié)合，成功制備了新型高能低感NTO@EPAF?5復(fù)合鹽類含能材料。本發(fā)明豐富了新型高能低感含能材料的種類，也為抑制NTO含能單質(zhì)炸藥酸性腐蝕問題提供一個新的研究策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含能材料領(lǐng)域，涉及多孔芳香骨架EPAF-5材料和NTO@EPAF-5復(fù)合鹽含能材料及制備方法。

背景技術(shù)

NTO(3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮)是一種白色晶體，是近年來受到廣泛關(guān)注的高能量單質(zhì)炸藥，具有很大的發(fā)展前景。然而，NTO的酸性問題直接影響了它的應(yīng)用價值。NTO的強酸性表現(xiàn)在兩個方面：(1)合成制備過程中的硝酸殘留；(2)分子結(jié)構(gòu)中N4位上的活潑氫在溶劑中更易離解，從而表現(xiàn)出強酸性。它的酸性會對金屬造成嚴(yán)重腐蝕引發(fā)一系列相容性問題，這極大地限制了NTO的實際應(yīng)用。因此，開展NTO類單質(zhì)炸藥酸性腐蝕的抑制與防護研究具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

多孔芳香骨架(Porous aromatic frameworks，PAFs)是一類由芳香基構(gòu)筑單元通過碳-碳連接組成新型多孔材料，具有多樣的高孔隙結(jié)構(gòu)、超高的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠耐受強酸、強堿、溶劑、熱、潮濕等多種嚴(yán)苛條件。此外，芳香基構(gòu)筑單元的結(jié)構(gòu)種類豐富、化學(xué)反應(yīng)活性良好，通過對結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計和PAFs骨架的修飾，即可實現(xiàn)對PAFs結(jié)構(gòu)和孔道性質(zhì)的調(diào)控，從而表現(xiàn)出不同的性能應(yīng)用于多種領(lǐng)域。與中性聚合物骨架相比，離子型聚合物材料為設(shè)計和調(diào)整先進功能的多孔材料方面表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。除了動態(tài)阻塞或控制，以及通過平衡離子交換和混合來調(diào)節(jié)材料骨架孔隙的大小之外，電荷的存在也能賦予孔隙骨架與客體分子的選擇性相互作用能力。因此，設(shè)計出具有陽離子骨架的多孔芳香骨架PAFs材料與NTO結(jié)合制備成鹽，可有效解決NTO的酸性腐蝕問題。

本發(fā)明提供一種新型富氮陽離子多孔芳香骨架材料EPAF-5(Energetic porousaromatic frameworks，EPAFs)。該材料以含能單體三聚氯氰和4-(4H-1,2,4-三氮唑-4-基)-4H-1,2,4-三氮唑聚合形成陽離子多孔骨架，具有高的能量密度和穩(wěn)定性。將該材料與NTO進一步結(jié)合形成NTO@EPAF-5復(fù)合鹽含能材料。保證材料高能量的同時，通過電荷相互作用大大抑制了NTO的酸性腐蝕金屬等問題，實現(xiàn)了高性能高安定性新型含能材料的研發(fā)。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種多孔芳香骨架EPAF-5材料，結(jié)構(gòu)如下：

該富氮陽離子多孔芳香骨架EPAF-5材料的制備方法有兩種，分別為：

制備方法(1)：稱取一定量的三聚氯氰和4-(4H-1,2,4-三氮唑-4-基)-4H-1,2,4-三氮唑于派熱克斯玻璃管中，加入適量溶劑，將混合溶液超聲一段時間。在氮氣保護下和液氮下進行凍抽操作，經(jīng)過冷凍-抽真空-解凍三個循環(huán)，隨后在真空條件下利用丁烷/氧氣火焰下進行封管。當(dāng)裝有混合溶液的玻璃管升到室溫后，將其放置在80-120℃烘箱中反應(yīng)2-4天。從烘箱中取出玻璃管冷卻至室溫，將產(chǎn)物過濾。然后用無水甲醇進行洗滌，80℃真空干燥過夜，獲得含能陽離子多孔芳香骨架EPAF-5材料。

制備方法(2)：稱取一定量的三聚氯氰和4-(4H-1,2,4-三氮唑-4-基)-4H-1,2,4-三氮唑于雙口瓶中，加入適量溶劑，將混合溶液超聲一段時間。在氮氣保護下，在80-120℃油浴中攪拌反應(yīng)1-3天，將產(chǎn)物過濾。用無水甲醇進行洗滌，80℃真空干燥過夜，獲得含能陽離子多孔芳香骨架EPAF-5材料。

所述的反應(yīng)溶劑為二氧六環(huán)、均三甲苯、無水乙腈、甲苯。