一种基于1,1′-二羟基-5,5′-联四唑的高能低感度共晶化合物及其制备方法与流程

本发明涉及含能材料，尤其涉及一种基于1,1′-二羟基-5,5′-联四唑的高能低感度共晶化合物。

背景技术：

1、含能材料作为推进剂、炸药等的基本组分，是武器做功的能源，其性能直接决定武器装备的战斗力。为满足现代战争对武器“远程打击、高效毁伤”的要求，推进剂及填装弹药的能量需要进一步提高，但其感度也随之上升，在生产、运输、贮存和使用过程中遇到外界能量的刺激易产生意外爆炸，造成重大经济损失和人员伤亡。同时，含能材料中含有溶剂分子会极大的影响其能量特性，且溶剂分子在沸点温度易发生逃逸，造成材料出现裂纹，存在安全隐患或不连续反应，因此避免溶剂分子引入含能材料结构中也是至关重要的。环类化合物以其高氮含量、高生成焓、高产气量和爆轰产物清洁等特点逐渐成为含能材料领域的研究热点。唑环的生成焓随氮含量的增加而逐步增高，但稳定性随之降低。三唑和四唑的氮含量适中，可以同时保有较高的生成焓和稳定性。高能低感度无溶剂炸药在国防和航空领域发挥着巨大的应用，尽管在过去的几十年间，高能低感度化合物得到了迅速的发展，但真正能够应用或者有巨大潜力的高能低感度化合物却十分稀少，主要是因为高能低感度炸药自身存在以下缺陷：(1)酸性较强，在高能低感度炸药长期的储存和使用中，其会对金属类设备产生较大的腐蚀；(2)结构中含有水分子，炸药化合物含水明显会降低自身的爆轰性能，炸药的除水过程往往需要在高温环境下长时间加热，高温加热进一步引起安全隐患；(3)在水中溶解度大，且由于含能化合物较难降解，当它们溶于水后，渗透到地下水后会污染水源。

2、理想的含能材料应具有优异的爆轰性能，高的热分解温度和低的机械感度。共晶技术可以有效地平衡含能材料的固有矛盾，当2种或2种以上的中性炸药结合形成一种新的结构时，共晶含能材料具有明显的固态性质。由于含能材料的性能(爆轰性能、热稳定性和机械感度等)主要取决于材料的密度和熔点等特性，能量共晶体构成了新型爆炸材料，在功能上与其纯组分材料和物理混合物不同，可有效平衡高能量与低感度两大特性。鉴于目前高能低感度化合物的缺陷和不足，选择了共结晶方法对高能低感度化合物进行了研究，以进一步降低含能化合物的酸性，水溶性等影响含能化合物应用的理化参数，并完善高能低感度共晶化合物的制造。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于1,1′-二羟基-5,5′--联四唑的高能低感度共晶化合物及其制备方法，用于解决上述技术问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于1,1′-二羟基-5,5′-联四唑高能低感度共晶化合物，结构式为：

4、

5、bto的结构式如下：

6、

7、atrz的结构式如下：

8、

9、本发明还提供了一种高能低感度共晶化合物的合成方法，所述高能低感度共晶化合物为上述一种基于1,1′-二羟基-5,5′-联四唑的高能低感度共晶化合物，具体包括如下步骤：

10、步骤一、制备atrz溶液；

11、步骤二、制备bto溶液；

12、步骤三、将步骤一和步骤二得到的溶液在一定温度下进行混合并搅拌均匀；

13、步骤四、将步骤三得到的混合溶液冷却至一定温度，并进行过滤，得到滤液；

14、步骤五、将滤液在一定温度下挥发，析出无色晶体；

15、步骤六、将得到的无色晶体过滤并干燥即得到所述高能低感度共晶含能化合物。

16、优选地，bto的合成步骤如下：

17、步骤11、将一定量的水、乙酸和二氯异氰脲酸钠在一定温度下混合并搅拌一段时间；

18、步骤12、在一定温度下，将一定量的4-氨基-1,2,4-三唑溶液加入到步骤一得到的混合物中；

19、步骤13、将步骤二的混合溶液升温至一定温度并反应一段时间；

20、步骤14、将步骤三得到的混合物过滤，得到晶体产物；

21、步骤15、将步骤四中的晶体产物用一定温度的水冲洗，进行重结晶，即得到4,4′-偶氮双(1,2,4-三唑)。

22、优选地，所述atrz的合成步骤如下：

23、步骤21、将一定量的乙二醛和盐酸羟胺反应，生成乙二肟；

24、步骤22、将一定量的氯代二乙酰亚胺和一定量的乙二肟混合，对乙二肟进行取代反应，生成二氯乙二肟；

25、步骤23、在0℃下，将一定量的二氯乙二肟溶于dmf，加入一定量的叠氮化钠反应，反应后加入冰水，搅拌，过滤得到二叠氮基乙二肟；

26、步骤24、将一定量的二叠氮基乙二肟加入乙醚，在0℃下通入hcl，升温至室温并反应一段，除去乙醚，得到粗产物；

27、步骤25、将步骤四的粗产物进行重结晶，得到atrz。

28、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

29、1)本发明的atrz@bto共晶的合成方法反应收率较高，其以atrz计算，atrz@bto反应收率可达93.42％；

30、2)本发明的atrz@bto共晶的合成步骤少，仅为一步反应；且反应过程中，除水外无其他物质加入，减少了副产物生成的可能性；

31、3)本发明的atrz@bto共晶的合成方法的后处理过程简单，仅需过滤便得到atrz@bto共晶，纯度高(大于99.5％)，且共晶atrz@bto结构中无结晶水，其分解温度为220℃；

32、4)本发明提供的高能低感度共晶化合物酸性低，在水中溶解度低、爆轰能量大、摩感和撞感均可接受；本发明提供的制备方法简单、反应条件温和；使用水作为溶剂，对环境无污染，完全符合环保要求；高能低感度共晶化合物在水中生成，制备过程十分安全。

技术特征：

1.一种基于1,1′-二羟基-5,5′-联四唑高能低感度共晶化合物，结构式为：

2.一种高能低感度共晶化合物的合成方法，所述高能低感度共晶化合物为权利要求1所述的一种基于1,1′-二羟基-5,5′-联四唑(bto)的高能低感度共晶化合物，其特征在于，具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，bto的合成步骤如下：

4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述atrz的合成步骤如下：

技术总结本发明提供了基于高氮化合物BTO的一种高能低感度共晶含能化合物以及其合成方法，合成方法具体包括如下步骤：步骤一、将ATRZ加入到一定温度的水中，并溶解；步骤二、将BTO加入到一定温度的另一水中，并溶解；步骤三、将步骤一和步骤二得到的溶液在一定温度下进行混合并搅拌均匀；步骤四、将步骤三得到的混合物冷却至一定温度，并进行过滤，得到滤液；步骤五、滤液在一定温度下挥发，无色晶体析出；步骤六、将得到的无色晶体过滤并干燥即得到所述高能低感度共晶含能化合物。技术研发人员：张计传,张嘉恒,吴万宝受保护的技术使用者：常州千沐新能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2