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制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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 制備方法。該含能配合物可作為雙基系推進(jìn)劑的燃燒催化劑。
背景技術(shù)：
雙基推進(jìn)劑和改性雙基推進(jìn)劑是火箭和導(dǎo)彈所用的一類高能燃料。但是雙基系推 進(jìn)劑的缺點(diǎn)是燃速較低、壓強(qiáng)指數(shù)較高，需要加入燃燒催化劑來(lái)調(diào)節(jié)。雙基系推進(jìn)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(jìn)劑燃速和降低壓力指數(shù)， 而且可產(chǎn)生“平臺(tái)”或“麥撒”燃燒特性。人們研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)鉛鹽、鉛的有機(jī)配合物等的催 化效果遠(yuǎn)比鉛的氧化物好，尤其是有機(jī)鉛鹽、有機(jī)銅鹽與碳黑復(fù)配成的三元復(fù)合催化劑體 系的催化性能更加優(yōu)良。例如雷索辛酸鉛鹽就是一種常用的雙基推進(jìn)劑的燃燒催化 劑。然而，隨著導(dǎo)彈技術(shù)的不斷發(fā)展，目前使用的燃燒催化劑已不能滿足發(fā)展新型固體推進(jìn) 劑的要求，需要開(kāi)發(fā)高效的新型燃燒催化劑，來(lái)滿足發(fā)展新型固體推進(jìn)劑的需要。雙基系推進(jìn)劑作為一類火箭和導(dǎo)彈的動(dòng)力源，提高其能量是一很重要的目標(biāo)。然 而，惰性催化劑的使用雖然改善了固體推進(jìn)劑燃燒性能，卻降低了其能量。因此，探索和研 發(fā)含能的燃燒催化劑成為發(fā)展新型固體推進(jìn)劑中的一個(gè)重要的新課題。含能燃燒催化劑的 特點(diǎn)是催化劑本身含有能量，可通過(guò)催化劑分子中引進(jìn)含能基團(tuán)或由含能組分組成復(fù)合催 化劑等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。該類催化劑的應(yīng)用，可以解決由于使用惰性催化劑帶來(lái)的推進(jìn)劑配方 能量降低的問(wèn)題，尤其適合在低特征信號(hào)推進(jìn)劑中使用。近年來(lái)，含能催化劑的研究和應(yīng) 用在國(guó)內(nèi)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(gè)硝 基、兩個(gè)羥基和一個(gè)羰基，是含有多配位基的螯合劑，可與金屬離子形成螯合物。采用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(gè)特點(diǎn)(1)由于分子中兩個(gè)苯環(huán)上含有兩個(gè)硝基和兩 個(gè)羥基，硝基與苯環(huán)形成JI-Ji共軛，羥基氧原子上的孤電子對(duì)可與苯環(huán)形成P-η共軛， 從而擴(kuò)大了共軛體系，可提高配體與金屬離子之間的電子流動(dòng)性，可促進(jìn)催化劑在催化反 應(yīng)中的氧化-還原反應(yīng)，因此有利于催化效率的提高；(2)該催化劑分子具有很強(qiáng)的吸收紫 外光的能力，能吸收推進(jìn)劑燃燒時(shí)輻射的紫外光，通過(guò)這種能量“反饋”作用，也可促進(jìn)配體 與金屬離子之間的電子流動(dòng)；(3)分子中含有兩個(gè)含能基團(tuán)-硝基，該催化劑屬于含能催化 劑，可增加推進(jìn)劑的能量；(4)推進(jìn)劑燃燒是貧氧環(huán)境，催化劑分子中含有的七個(gè)氧原子， 可提供較多的氧原子，有利于促進(jìn)燃燒。因此，開(kāi)發(fā)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(jìn)劑提供新型的含能燃燒催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用作雙基系推進(jìn)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(fā)明的另一個(gè)目的是提供3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羥基二苯甲酮的含能配合 物的制備方法。本發(fā)明提供的3，5_ 二硝基-2'，4' -二羥基二苯甲酮含能配合物，其特征為該 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(shù)或小數(shù)。本發(fā)明的3，5_ 二硝基-2' ,4' _ 二羥基二苯甲酮的含能配合物的制備方法，按以 下步驟進(jìn)行(1)將可溶性銅鹽或可溶性鉛鹽溶解于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，然后在攪拌 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恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1 3h， 然后冷卻、靜置；(4)將沉淀洗滌、過(guò)濾、干燥即可制得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(fā)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(duì) 雙基系固體推進(jìn)劑的燃燒具有優(yōu)良的催化效果，能顯著提高推進(jìn)劑的燃速，降低壓強(qiáng)指數(shù)。


圖1為實(shí)施案例3后得到的雙基推進(jìn)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(jìn)劑的燃速顯著提 高，在16 22MPa出現(xiàn)平臺(tái)燃燒區(qū)。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(jìn)劑燃速)1. 64以上。在12 22MPa，推進(jìn)劑的壓強(qiáng) 指數(shù)η為0. 1639?？梢?jiàn)，該催化劑顯示了強(qiáng)烈的燃燒催化作用和顯著的降低壓強(qiáng)指數(shù)的能 力，說(shuō)明該含能配合物是一種高壓平臺(tái)燃燒催化劑。
具體實(shí)施例方式本發(fā)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 制備方法和催化試驗(yàn)由以下實(shí)施例詳細(xì)給出。實(shí)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(diào)節(jié)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恒溫，攪拌加反應(yīng)lh，然后冷卻、靜置；(3)將沉淀用去離子水多次洗滌、過(guò)濾、干燥可制得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥 基二苯甲酮合鉛(II)配合物，產(chǎn)率83.9%。產(chǎn)物用熱重分析儀(TG)、紅外光譜儀(IR)和 元素分析儀測(cè)定其分子組成。實(shí)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(diào)節(jié)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恒溫，攪拌反應(yīng)lh，然后冷卻、靜置；(3)將沉淀用去離子水多次洗滌、過(guò)濾、干燥可制得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥 基二苯甲酮合銅(II)配合物，產(chǎn)率76.4%。產(chǎn)物用熱重分析儀(TG)、紅外光譜儀(IR)和 元素分析儀測(cè)定其分子組成。實(shí)施例3雙基推進(jìn)劑的基礎(chǔ)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(hào)中定劑(C2) 2.0%，其它助劑0.5%。樣品按吸收-驅(qū)水-放熟-壓延-切成藥條的常規(guī)無(wú)溶劑壓伸成型工藝制備。藥 料按500g配料，催化劑為外加量，加入量為2. 5% ；對(duì)照組空白推進(jìn)劑樣品不含催化劑。燃速的測(cè)定采用靶線法。將已處理過(guò)的Φ5Χ 150mm小藥柱側(cè)面用聚乙烯醇溶液 浸漬包覆6次并晾干，然后在充氮緩動(dòng)式燃速儀中進(jìn)行燃速測(cè)試。試驗(yàn)溫度為20°C，壓強(qiáng)范 圍 2MPa 22MPa。
權(quán)利要求
3，5 二硝基 2′，4′ 二羥基二苯甲酮的含能配合物，其特征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(shù)或小數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述3，5-二硝基-2'， 征為:M 為 Cu2+，C13H7N2O7 % 3,5- 二硝基-2'，4'
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述3，5-二硝基-2'， 征為:M 為 Pb2+，C13H7N2O7 為 3，5-二硝基-2'，4'
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述3，5-二硝基-2'，ζ 方法，按以下步驟進(jìn)行(1)將可溶性銅鹽或可溶性鉛鹽溶解于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 后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恒溫?cái)嚢璺磻?yīng) 1 3h，然后冷卻、靜置；(4)將沉淀洗滌、過(guò)濾、干燥即可制得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羥 基二苯甲酮的含能配合物。
5.根據(jù)權(quán)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制備 方法，其特征在于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制備
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(shù)或小數(shù)。該含能配合物制備方法是將3，5-二硝基-2′，4′-二羥基二苯甲酮溶解于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，然后靜置、洗滌、過(guò)濾等工序制得產(chǎn)品。本發(fā)明制得的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(duì)雙基或改性雙基推進(jìn)劑的燃燒具有很好的催化效果，是一種含能的高壓平臺(tái)燃燒催化劑。
文檔編號(hào)B01J31/22GK101935283SQ201010234820
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)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(qǐng)人:深圳大學(xué)