CN108314597B - 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装晶体及其制备方法 - Google Patents

2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装晶体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制得2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物的硝酸饱和水溶液；(2)2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物的硝酸饱和水溶液置于烧杯中,然后静置于恒温培养箱中,蒸发溶剂,依次经过晶核的形成,晶粒长大,晶体形成,过滤,干燥,得到2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物与硝酸自组装含能晶体。本发明创新性的提出了2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料。

Description

2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装晶体 及其制备方法
技术领域
本发明属于含能材料领域，具体涉及到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料及其制备方法，本发明在高能炸药方面具有较好应用前景。
背景技术
含能材料是一类由氧化剂和可燃物构成，并能独立进行氧化还原化学反应并输出能量的化合物或混合物。在传统的含能化合物，如六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)的构筑中，氧化剂(如硝基)和可燃物组分(如-CH2-骨架)组分通常是集成在一个分子中。但是氧化剂和可燃组分本质上的不相容性使得氧化剂和可燃物在一个分子内的集成非常困难。通常情况下，含能化合物能量的提高是伴随着其稳定性降低和对环境敏感性的增加。因此，我们提出一种新的将氧化剂和可燃物组分通过分子间自组装形成含能晶体材料的方法。这种分子自组装含能晶体材料由于氧化组分和可燃组分布在不同分子中，其能量和安全具有更好的可调性。
硝酸作为常见氧化剂，已经广泛应用到各种氧化反应和硝化反应中。但是将硝酸与含能化合物通过自组装形成晶体材料的研究甚为稀少。目前，关于2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备无公开文献报道。该自组装含能晶体材料具有高密度、高能量和适合感度等优点，是具有很大潜在应用价值的高能炸药。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料制备方法的实施方式，为发展新型含能材料提供新的方法。
为解决上述的技术问题,本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液制备
将足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物加入到一定浓度的硝酸水溶液中，温度在0℃-100℃，溶解,过滤,得2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液；
(2)2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体的制备
2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液置于烧杯中,然后静置于恒温培养箱中,蒸发溶剂,依次经过晶核的形成,晶粒长大,晶体形成,过滤,干燥,得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
更进一步的方案是：
步骤(1)所述硝酸水溶液的浓度为质量分数为5％～90％的硝酸水溶液。
更进一步的方案是：
步骤(2)所述恒温培养箱的温度为25℃～70℃。
本发明还提供了2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料，是由本发明提供的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备方法制备得到的。
更进一步的方案是：
2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料，是由1个2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物分子与1个硝酸分子组成，具体结构为
Figure BDA0001655008110000031
空间群为Pbca,晶胞参数为a＝11.239(3)，b＝11.869(3)，c＝13.511(3)，alpha＝90，beta＝90，gamma＝90。
与现有技术相比,本发明的有益效果之一是:2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料具有高晶体密度(1.955g cm-3)，高爆轰性能(爆速9251ms-1，爆压39.1GPa)和适合的感度(撞击感度8J，摩擦感度240N)等优点。
附图说明
图1为2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体的晶体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
在20℃下,将10ml浓度为5％硝酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加热足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，溶解，过滤，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中,然后静止于25℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体，其结构如附图1所示。
实施例2
在20℃下,将10ml浓度为30％硝酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加热足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，溶解，过滤，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中,然后静止于25℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
实施例3
在20℃下,将10ml浓度为60％硝酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加热足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，溶解，过滤，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中,然后静止于35℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
实施例4
在40℃下,将10ml浓度为50％硝酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加热足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，溶解，过滤，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中,然后静止于40℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
实施例5
在100℃下,将10ml浓度为10％硝酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加热足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，溶解，过滤，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中,然后静止于60℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
实施例6
在25℃下,将10ml浓度为90％硝酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加热足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，溶解，过滤，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中,然后静止于25℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
实施例7
在40℃下,将10ml浓度为50％硝酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加热足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，溶解，过滤，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中,然后静止于30℃的恒温箱中，让溶剂蒸发，析出晶体，干燥得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (6)

1.2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液制备
将足量2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物加入到一定浓度的硝酸水溶液中，温度在0℃～100℃，溶解,过滤,得2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液；
(2)2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体的制备
2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的硝酸饱和水溶液置于烧杯中,然后静置于恒温培养箱中，蒸发溶剂，依次经过晶核的形成，晶粒长大，晶体形成，过滤，干燥，得到2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体。
2.根据权利要求1所述2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述硝酸水溶液的浓度为质量分数为5％～90％的硝酸水溶液。
3.根据权利要求1所述2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备方法，其特征在于：
步骤(2)所述恒温培养箱的温度为25℃～70℃。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料的制备方法制备得到的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料。
5.根据权利要求4所述2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料，其特征在于：
是由1个2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物分子与1个硝酸分子组成，具体结构为
Figure FDA0001655008100000021
6.根据权利要求5所述2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与硝酸自组装含能晶体材料，其特征在于：
所述晶体材料的空间群为P b c a,晶胞参数为a＝11.239(3)，b＝11.869(3)，c＝13.511(3)，alpha＝90，beta＝90，gamma＝90。
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