3,5-二硝基-2′,4′-二羥基二苯甲酮的含能配合物及其製備方法
2023-09-18 18:34:05
專利名稱：3,5-二硝基-2′,4′-二羥基二苯甲酮的含能配合物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一類3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羥基二苯甲酮的含能配合物及其 製備方法。該含能配合物可作為雙基系推進劑的燃燒催化劑。
背景技術：
雙基推進劑和改性雙基推進劑是火箭和飛彈所用的一類高能燃料。但是雙基系推 進劑的缺點是燃速較低、壓強指數較高，需要加入燃燒催化劑來調節。雙基系推進劑中使用 的燃燒催化劑主要是鉛化合物，鉛化合物的加入，不僅能提高推進劑燃速和降低壓力指數， 而且可產生「平臺」或「麥撒」燃燒特性。人們研究發現，有機鉛鹽、鉛的有機配合物等的催 化效果遠比鉛的氧化物好，尤其是有機鉛鹽、有機銅鹽與碳黑復配成的三元複合催化劑體 系的催化性能更加優良。例如雷索辛酸鉛鹽就是一種常用的雙基推進劑的燃燒催化 劑。然而，隨著飛彈技術的不斷發展，目前使用的燃燒催化劑已不能滿足發展新型固體推進 劑的要求，需要開發高效的新型燃燒催化劑，來滿足發展新型固體推進劑的需要。雙基系推進劑作為一類火箭和飛彈的動力源，提高其能量是一很重要的目標。然 而，惰性催化劑的使用雖然改善了固體推進劑燃燒性能，卻降低了其能量。因此，探索和研 發含能的燃燒催化劑成為發展新型固體推進劑中的一個重要的新課題。含能燃燒催化劑的 特點是催化劑本身含有能量，可通過催化劑分子中引進含能基團或由含能組分組成複合催 化劑等方法來實現。該類催化劑的應用，可以解決由於使用惰性催化劑帶來的推進劑配方 能量降低的問題，尤其適合在低特徵信號推進劑中使用。近年來，含能催化劑的研究和應 用在國內外受到廣泛重視。3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羥基二苯甲酮是一種新型紫外光吸收劑，含有兩個硝 基、兩個羥基和一個羰基，是含有多配位基的螯合劑，可與金屬離子形成螯合物。採用3， 5_ 二硝基-2'，4' _ 二羥基二苯甲酮為配體，與Cu2+、Pb2+等金屬離子形成含能配合物。該 類配合物作為燃燒催化劑有如下幾個特點(1)由於分子中兩個苯環上含有兩個硝基和兩 個羥基，硝基與苯環形成JI-Ji共軛，羥基氧原子上的孤電子對可與苯環形成P-η共軛， 從而擴大了共軛體系，可提高配體與金屬離子之間的電子流動性，可促進催化劑在催化反 應中的氧化-還原反應，因此有利於催化效率的提高；(2)該催化劑分子具有很強的吸收紫 外光的能力，能吸收推進劑燃燒時輻射的紫外光，通過這種能量「反饋」作用，也可促進配體 與金屬離子之間的電子流動；(3)分子中含有兩個含能基團-硝基，該催化劑屬於含能催化 劑，可增加推進劑的能量；(4)推進劑燃燒是貧氧環境，催化劑分子中含有的七個氧原子， 可提供較多的氧原子，有利於促進燃燒。因此，開發3，5_ 二硝基-2' ,4' - 二羥基二苯甲 酮的含能配合物可為固體推進劑提供新型的含能燃燒催化劑。
發明內容
本發明的目的是提供一種用作雙基系推進劑的燃燒催化劑的3，5_ 二硝基-2'，4' -二羥基二苯甲酮的含能配合物。本發明的另一個目的是提供3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羥基二苯甲酮的含能配合 物的製備方法。本發明提供的3，5_ 二硝基-2'，4' -二羥基二苯甲酮含能配合物，其特徵為該 配合物的分子組成為M(C13H7N2O7) · mH20 (I)，其中，(I)式中M 為 Cu2+ 或 Pb2+，C13H7N2O7為3，5-二硝基-2' ,4' - 二羥基二苯甲酮的陰離子，m為0 3的整數或小數。本發明的3，5_ 二硝基-2' ,4' _ 二羥基二苯甲酮的含能配合物的製備方法，按以 下步驟進行(1)將可溶性銅鹽或可溶性鉛鹽溶解於去離子水中配成溶液；(2)將3，5- 二 硝基-2' ,4' -二羥基二苯甲酮用NaOH溶液溶解，控制溶液pH值在9 10，然後在攪拌 下加入可溶性銅鹽或可溶性鉛鹽溶液，混合均勻；(3)在60 100°C恆溫攪拌反應1 3h， 然後冷卻、靜置；(4)將沉澱洗滌、過濾、乾燥即可製得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥基二苯 甲酮的含能配合物。所述的所用可溶性銅鹽為硝酸銅、醋酸銅。所述的所用可溶性鉛鹽為硝酸鉛、醋酸鉛。本發明3，5_ 二硝基-2' ,4' _ 二羥基二苯甲酮的含能配合物作為燃燒催化劑對 雙基系固體推進劑的燃燒具有優良的催化效果，能顯著提高推進劑的燃速，降低壓強指數。
圖1為實施案例3後得到的雙基推進劑的燃速曲線，從圖1可以看出，加入2. 5% 的3，5_ 二硝基-2' ,4' _ 二羥基二苯甲酮合鉛(II)配合物使雙基推進劑的燃速顯著提 高，在16 22MPa出現平臺燃燒區。在6 14MPa該催化劑的催化效率Z (Ζ = rc/r0,r0為 空白配方的燃速，rc為含催化劑的推進劑燃速)1. 64以上。在12 22MPa，推進劑的壓強 指數η為0. 1639。可見，該催化劑顯示了強烈的燃燒催化作用和顯著的降低壓強指數的能 力，說明該含能配合物是一種高壓平臺燃燒催化劑。
具體實施例方式本發明的3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥基二苯甲酮含能配合物燃燒催化劑的具體 製備方法和催化試驗由以下實施例詳細給出。實施例1(1)稱取6.2g 3，5_ 二硝基-2'，4' -二羥基二苯甲酮用NaOH溶液充分溶解形 成澄清的溶液，調節溶液PH值為9 ；稱取6. Ig Pb(NO3)2用去離子水溶解配置成溶液，加入 到3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羥基二苯甲酮溶液中，攪拌混合均勻；(2)在70°C恆溫，攪拌加反應lh，然後冷卻、靜置；(3)將沉澱用去離子水多次洗滌、過濾、乾燥可製得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥 基二苯甲酮合鉛(II)配合物，產率83.9%。產物用熱重分析儀(TG)、紅外光譜儀(IR)和 元素分析儀測定其分子組成。實施例2
(1)稱取6. 2g 3,5- 二硝基_2' ,4' ~ 二羥基二苯甲酮用NaOH溶液充分溶解形 成澄清的溶液，調節溶液PH值為9. 5 ；稱取3. BgCu(NO3)2 · 3H20用去離子水溶解配置成溶 液，加入到3，5_ 二硝基-2'，4' - 二羥基二苯甲酮溶液中，攪拌混合均勻；(2)在85°C恆溫，攪拌反應lh，然後冷卻、靜置；(3)將沉澱用去離子水多次洗滌、過濾、乾燥可製得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥 基二苯甲酮合銅(II)配合物，產率76.4%。產物用熱重分析儀(TG)、紅外光譜儀(IR)和 元素分析儀測定其分子組成。實施例3雙基推進劑的基礎配方為硝化棉(NC)59%，消化甘油(NG)，30%，鄰苯二甲酸二 乙酯(DEP) 8.5%，二號中定劑(C2) 2.0%，其它助劑0.5%。樣品按吸收-驅水-放熟-壓延-切成藥條的常規無溶劑壓伸成型工藝製備。藥 料按500g配料，催化劑為外加量，加入量為2. 5% ；對照組空白推進劑樣品不含催化劑。燃速的測定採用靶線法。將已處理過的Φ5Χ 150mm小藥柱側面用聚乙烯醇溶液 浸漬包覆6次並晾乾，然後在充氮緩動式燃速儀中進行燃速測試。試驗溫度為20°C，壓強範 圍 2MPa 22MPa。
權利要求
3，5 二硝基 2′，4′ 二羥基二苯甲酮的含能配合物，其特徵為該配合物的分子組成為M(C13H7N2O7)·mH2O (I)，其中，(I)式中M為Cu2+或Pb2+，C13H7N2O7為3，5 二硝基 2′，4′ 二羥基二苯甲酮的陰離子，m為0～3的整數或小數。
2.根據權利要求1所述3，5-二硝基-2'， 徵為:M 為 Cu2+，C13H7N2O7 % 3,5- 二硝基-2'，4'
3.根據權利要求1所述3，5-二硝基-2'， 徵為:M 為 Pb2+，C13H7N2O7 為 3，5-二硝基-2'，4'
4.根據權利要求1所述3，5-二硝基-2'，ζ 方法，按以下步驟進行(1)將可溶性銅鹽或可溶性鉛鹽溶解於去離子水中配成溶液；(2) 將3，5_ 二硝基-2'，4' -二羥基二苯甲酮用NaOH溶液溶解，控制溶液pH值在9 10，然 後在攪拌下加入可溶性銅鹽或可溶性鉛鹽溶液，混合均勻；(3)在60 100°C恆溫攪拌反應 1 3h，然後冷卻、靜置；(4)將沉澱洗滌、過濾、乾燥即可製得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥 基二苯甲酮的含能配合物。
5.根據權利要求4所述3，5-二硝基-2',4' -二羥基二苯甲酮的含能配合物的製備 方法，其特徵在於所述的所用可溶性銅鹽為硝酸銅、醋酸銅；所述的所用可溶性鉛鹽為 硝酸鉛、醋酸鉛。4' -二羥基二苯甲酮的含能配合物，其特『_二羥基二苯甲酮的陰離子。4' -二羥基二苯甲酮的含能配合物，其特『_二羥基二苯甲酮的陰離子。1' -二羥基二苯甲酮的含能配合物的製備
全文摘要
本發明公開了一類3，5-二硝基-2′，4′-二羥基二苯甲酮的含能配合物，該配合物的組成為M(C13H7N2O7)·mH2O，其中M為Cu2+或Pb2+，C13H7N2O7為3，5-二硝基-2′，4′-二羥基二苯甲酮的陰離子，m為0～3的整數或小數。該含能配合物製備方法是將3，5-二硝基-2′，4′-二羥基二苯甲酮溶解於氫氧化鈉溶液中配成溶液，加入可溶性銅鹽或可溶性鉛鹽溶液，混合均勻，攪拌、加熱回流，然後靜置、洗滌、過濾等工序製得產品。本發明製得的3，5-二硝基-2′，4′-二羥基二苯甲酮含能配合物作為燃燒催化劑對雙基或改性雙基推進劑的燃燒具有很好的催化效果，是一種含能的高壓平臺燃燒催化劑。
文檔編號B01J31/22GK101935283SQ201010234820
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者儀建華, 劉劍洪, 呂玉娟, 徐司雨, 洪偉良, 肖萌萌, 趙鳳起, 高紅旭 申請人:深圳大學