二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體推進(jìn)劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合 物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二茂鐵及其衍生物，因其優(yōu)異的燃燒調(diào)節(jié)功能，作為固體推進(jìn)劑（尤其是復(fù)合推 進(jìn)劑）的最主要的燃速催化劑，已被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)中，在各種彈道導(dǎo)彈 (包括戰(zhàn)區(qū)、短程、中程、洲際彈道導(dǎo)彈等）、機(jī)載戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、反導(dǎo)高速動(dòng)能導(dǎo)彈及?；住?魚雷等武器中發(fā)揮著巨大的作用。
[0003] 由于目前應(yīng)用的二茂鐵類燃速催化劑存在易迀移、易揮發(fā)、低溫結(jié)晶等問題，嚴(yán)重 影響了我國(guó)各類導(dǎo)彈推進(jìn)劑裝藥的貯存壽命、使用可靠性及環(huán)境適應(yīng)性，也無形中大幅度 增大了國(guó)防基礎(chǔ)儲(chǔ)備的經(jīng)費(fèi)支出。所以科研工作者做了大量的研宄工作試圖研制出力學(xué) 性能更好、工藝性能更簡(jiǎn)和燃燒性能更高的二茂鐵類燃速催化劑，以期改進(jìn)二茂鐵及其衍 生物存在的問題。美國(guó)研宄員最早將烷基引入二茂鐵分子中得到了 2,2_雙（乙基二茂 鐵丙烷（Catocene)，Catocene是目前商品化的二茂鐵類燃燒調(diào)節(jié)劑，室溫下為液體，蒸 汽壓低，鐵含量尚，能$父大地提尚推進(jìn)劑的綜合性能。但Catocene也存在易遷移、易氧化、 推進(jìn)劑使用壽命短的問題。70年代初，Huskins等人合成了液體含稀丙醇結(jié)構(gòu)單元的二茂 鐵衍生物，克服了迀移和低溫結(jié)晶的問題。隨后，又有人合成了雙二茂鐵含丁基異氰酸酯單 元的燃燒調(diào)節(jié)劑，其催化活性高，但力學(xué)性能下降。目前較常用的方法之一是將二茂鐵基團(tuán) 連接在大分子的側(cè)鏈或主鏈上形成含二茂鐵的聚合物。法國(guó)火炸藥協(xié)會(huì)研制的Butacene 就是二茂鐵衍生物與低分子量端羥基聚丁二烯接枝共聚物，制備推進(jìn)劑時(shí)，它可以部分替 代復(fù)合推進(jìn)劑中的普通粘合劑（如端羥基聚丁二烯（HTPB))，在推進(jìn)劑固化過程中，它能進(jìn) 入固化網(wǎng)絡(luò)，但此類衍生物制造工藝復(fù)雜，對(duì)氧化劑敏感，鐵含量少，催化效率不高，而且鐵 的存在會(huì)引起丁羥粘合劑在存放過程中的降解反應(yīng)，降低丁羥粘合劑的性能。2008年李鳳 生等人在《固體火箭技術(shù)》第30卷第6期612~616頁(yè)（2008)中報(bào)道把二茂鐵通過縮合 反應(yīng)接枝到SBA-15上，制備了一種低迀移性的催化劑。但這種催化劑含鐵量低，而且引入 了不含能的硅氧化物，催化效果也不是很好。此外，人們?cè)诙F化合物中引入環(huán)氧乙基、 巰基、氮雜基等易于聚合的活性官能團(tuán)，通過對(duì)這些化合物在固體推進(jìn)劑中的測(cè)試發(fā)現(xiàn)它 們能夠部分解決迀移的問題，但都無法取得力學(xué)性能、工藝性能和燃燒性能的完美組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有二茂鐵衍生物類固體推進(jìn)劑存在 的缺點(diǎn)，提供一種在自然條件下不易揮發(fā)，熱穩(wěn)定性好，自身具有較高的生成熱和燃燒熱， 且催化性能可調(diào)控的二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合物。
[0005] 本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題在于為上述二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合 物提供一種操作簡(jiǎn)單、成本較低的制備方法。
[0006] 解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該化合物的結(jié)構(gòu)式如下所示：
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合物，其特征在于該化合物的結(jié)構(gòu)式如下所示：
中的任意一 種，其中Rp R2、R3各自獨(dú)立的代表NH 2或H，且R i、R2、R3中至少有一個(gè)為NH 2。
2. -種權(quán)利要求1所述的二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合物的制備方法，其特征在 于：分別將化合物A和鹽完全溶解于蒸餾水中，然后按照化合物A與鹽的摩爾比為1: 1，將 化合物A的水溶液滴加到鹽的水溶液中，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)5~8小時(shí)，分離純化產(chǎn)物，得到二 茂鐵四氮唑高氮含能離子化合物； 上述化合物A的結(jié)構(gòu)式如下所示：
式中γ?代表Na+或Ba 2+;當(dāng)γ?為Na+時(shí)，所述的鹽為硝酸胍、1，3-二氨基胍鹽酸鹽、 1,2,3-三氨基胍鹽酸鹽、1，1-二甲雙胍鹽酸鹽中的任意一種；當(dāng)Y0 SBa2+時(shí)，所述的鹽為 硫酸氨基胍。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合物，其結(jié)構(gòu)式為 式中代表胍正離子、氨基胍類正離子或二甲雙胍正離子。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、合成成本低，克服了二茂鐵及其衍生物合成工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴、成本高等缺點(diǎn)，所合成的二茂鐵四氮唑高氮含能離子化合物在自然條件下不易揮發(fā)，熱穩(wěn)定性好，由于引入了富氮基團(tuán)，自身具有較高的生成熱和燃燒熱，用于固體推進(jìn)劑中，能對(duì)固體推進(jìn)劑貢獻(xiàn)能量，且該化合物的催化性能可調(diào)控，可滿足不同類型固體推進(jìn)劑的配方要求。
【IPC分類】C07F17-02, B01J31-22
【公開號(hào)】CN104861000
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510230200
【發(fā)明人】張國(guó)防, 高曉妮, 趙鳳起, 樊學(xué)忠, 安亭, 李吉禎, 邵二莎
【申請(qǐng)人】陜西師范大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日