CN109438366B - 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料 - Google Patents

2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料 Download PDF

Info

Publication number
CN109438366B
CN109438366B CN201811471353.4A CN201811471353A CN109438366B CN 109438366 B CN109438366 B CN 109438366B CN 201811471353 A CN201811471353 A CN 201811471353A CN 109438366 B CN109438366 B CN 109438366B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitropyrimidine
triamino
dioxide
perchloric acid
crystal material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811471353.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109438366A (zh
Inventor
王毅
张庆华
宋思维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Chemical Material of CAEP
Original Assignee
Institute of Chemical Material of CAEP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Chemical Material of CAEP filed Critical Institute of Chemical Material of CAEP
Priority to CN201811471353.4A priority Critical patent/CN109438366B/zh
Publication of CN109438366A publication Critical patent/CN109438366A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109438366B publication Critical patent/CN109438366B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D239/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings
    • C07D239/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings
    • C07D239/24—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D239/28—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D239/46—Two or more oxygen, sulphur or nitrogen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/04—Compositions containing a nitrated organic compound the nitrated compound being an aromatic
    • C06B25/06—Compositions containing a nitrated organic compound the nitrated compound being an aromatic with two or more nitrated aromatic compounds present
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B29/00—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate
    • C06B29/22—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate the salt being ammonium perchlorate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了2，4，6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1，3‑二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料，其制备方法包括以下步骤：(1)制得2，4，6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1，3‑二氧化物的高氯酸饱和水溶液；(2)2，4，6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1，3‑二氧化物的高氯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‑1，3‑二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。本发明的晶体材料具有燃烧速度快，燃烧火焰大，燃烧残渣少等优点，在高能固体推进剂中具有很强的应用前景。

Description

2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含 能晶体材料
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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料、其制备方法及用途，本发明在高能固体推进剂方面具有良好应用前景。
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)、1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮杂环辛烷(HMX)、1，3，5-三硝基-1，3，5-三氮杂环己烷(RDX)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的方法。这种分子自组装含能晶体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。
高氯酸作为常见氧化剂，其铵盐(即高氯酸铵)已经广泛应用到各种武器弹药和推进剂配方中。但是将高氯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-1，3-二氧化物与高氯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。此外，该材料还具有燃烧速度快，燃烧火焰大，燃烧残渣少等优点，在高能固体推进剂中具有很强的应用前景。
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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料及制备方法和用途，为发展新型含能材料提供新的方法和材料选择可能性。
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：
一种2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料，其分子结构式为
Figure BDA0001890153000000021
更进一步的方案是：
其空间群为Pbca；晶胞体积为2015.2(7)；晶胞参数为：a＝12.410(2)，b＝9.9590(19)， c＝16.305(3)，alpha＝90，beta＝90，gamma＝90。
本发明还提供了上述2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯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-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液制备
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高氯酸水溶液中，温度在0℃～70℃，溶解，过滤，得2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液；
(2)2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料的制备
2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物的高氯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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
更进一步的方案是：
步骤(1)所述高氯酸水溶液的浓度为质量分数为5％～72％的高氯酸水溶液。
更进一步的方案是：
步骤(2)所述恒温培养箱的温度为25℃～70℃。
本发明还提供了由上述步骤制备得到的2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
本发明还提供了2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料或根据上述步骤制备得到的2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料在高能固体推进剂中的用途。
本发明的有益效果是：
2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料具有高晶体密度 (1.995g cm-3)，高爆轰性能(爆速9495m s-1，爆压42.5GPa)和适合的感度(撞击感度 14J，摩擦感度216N)等优点。此外，该材料还具有燃烧速度快(密闭爆发器中增压速率比传统含能材料RDX、HMX和CL-20快10倍以上)，燃烧火焰大，燃烧残渣少等优点，在高能固体推进剂中具有很强的应用前景。
附图说明
图1为2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料的晶体结构示意图。
图2为2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料在空气环境下的燃烧行为照片和CL-20燃烧行为照片。
图3为2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装晶体材料、RDX、HMX和 C1-20的密闭爆发器实验结果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在任一实施例中，制备的2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料的晶体结构如图1所示，制备的2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料的燃烧行为如图2所示。
实施例1
在70℃下，将10ml浓度为5％高氯酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加入足量 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-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中，然后静止于70℃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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
实施例2
在50℃下，将10ml浓度为5％高氯酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加入足量 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-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液。将滤液置于烧杯中，然后静止于50℃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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
实施例3
在25℃下，将10ml浓度为30％高氯酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加入足量 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-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液。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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
实施例4
在15℃下，将10ml浓度为50％高氯酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加入足量 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-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液。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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
实施例5
在0℃下，将10ml浓度为70％高氯酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加入足量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-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液。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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
实施例6
在0℃下，将10ml浓度为72％高氯酸水溶液加入到三口瓶中，然后在搅拌下加入足量 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-1，3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液。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-1，3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
图2所示，图2上半部分为2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装晶体材料的空气环境下的燃烧行为照片，下半部分为目前能量最高含能材料C1-20(ε-晶型，下同)在空气环境下的燃烧行为照片，通过其二者在空气中定性燃烧行为对比可以发现，本发明的2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装晶体材料具有优良的燃烧行为，它燃烧时候的火焰明显大于后者、燃烧充分及燃烧后残渣少等优点。
图3所示，运用密闭爆发实验来定量研究2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装晶体材料的燃烧行为；与传统含能材料RDX、HMX和C1-20相比，在相同质量样品条件下，2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装晶体材料的峰值压力是它们的1.4～2倍，其增压速率也是它们的10倍以上。
定性和定量的燃烧实验都表明2，4，6-三氨基-5-硝基嘧啶-1，3-二氧化物与高氯酸自组装晶体材料具有良好的燃烧行为，在高能固体推进剂中具有很强的应用前景。
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)

1.一种2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料，其分子结构式为
Figure FDA0002509039730000011
其空间群为Pb c a；晶胞体积为2015.2(7)；晶胞参数为：a＝12.410(2),b＝9.9590(19),c＝16.305(3),alpha＝90,beta＝90,gamma＝90。
2.根据权利要求1所述的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯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-1,3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液制备
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高氯酸水溶液中，温度在0℃～70℃，溶解,过滤,得2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的高氯酸饱和水溶液；
(2)2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料的制备2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的高氯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-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
3.根据权利要求2所述2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述高氯酸水溶液为质量分数为5％～72％的高氯酸水溶液。
4.根据权利要求2所述2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯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℃。
5.根据权利要求2至4任一所述的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯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-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料。
6.根据权利要求1所述的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料或根据权利要求2至4任一所述的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯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-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料在高能固体推进剂中的用途。
CN201811471353.4A 2018-12-03 2018-12-03 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料 Active CN109438366B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811471353.4A CN109438366B (zh) 2018-12-03 2018-12-03 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811471353.4A CN109438366B (zh) 2018-12-03 2018-12-03 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109438366A CN109438366A (zh) 2019-03-08
CN109438366B true CN109438366B (zh) 2020-10-23

Family

ID=65556743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811471353.4A Active CN109438366B (zh) 2018-12-03 2018-12-03 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109438366B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117212B (zh) * 2019-05-29 2021-03-16 中国工程物理研究院化工材料研究所 三聚氰胺氮氧化物与氧化剂自组装的含能晶体材料及其制备方法
CN113444048B (zh) * 2021-05-21 2022-03-18 哈尔滨工业大学（深圳） 一种高能钝感含能化合物及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107935940A (zh) * 2017-11-28 2018-04-20 中国工程物理研究院化工材料研究所 含能化合物2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物的制备方法
CN108586169B (zh) * 2018-05-09 2020-04-28 中国工程物理研究院化工材料研究所 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与过氧化氢自组装晶体及制备方法
CN108314597B (zh) * 2018-05-09 2020-01-31 中国工程物理研究院化工材料研究所 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

Also Published As

Publication number Publication date
CN109438366A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Akhavan The chemistry of explosives 4E
US9096530B2 (en) Crystalline explosive material
US5468313A (en) Plastisol explosive
US5529649A (en) Insensitive high performance explosive compositions
US8444881B2 (en) Methods for making scent simulants of chemical explosives, and compositions thereof
Yinon et al. Modern methods and applications in analysis of explosives
Sabatini et al. A short review of nitric esters and their role in energetic materials
Elbeih et al. Effect of different polymeric matrices on the sensitivity and performance of interesting cyclic nitramines
CN109438366B (zh) 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与高氯酸自组装含能晶体材料
CN104860786B (zh) 一种六硝基六氮杂异伍兹烷与2,5‑二硝基甲苯共晶炸药的制备方法
CN103012299B (zh) 基于dmso/h2o二元体系的hmx制备方法
CN111943786B (zh) 基于pickering乳液法制备炸药/铝粉核壳结构球形复合物的方法
Türker et al. A review of polycyclic aromatic energetic materials
US2690964A (en) Process for gelling liquid nitroparaffins
CN112358370A (zh) 一种cl-20与nto共晶炸药及其制备方法
US20140261928A1 (en) Desensitisation of energetic materials
CN108314597B (zh) 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
CN108456126B (zh) 一种气体发生器的传火药及其制备方法和一种汽车安全气囊用气体发生器
Pepekin et al. Initiation of solid explosives by mechanical impact
JP2770018B1 (ja) ヘキサニトロヘキサアザイソウルチタン組成物及び該組成物を配合して成る高性能火薬組成物
CN108586169B (zh) 2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物与过氧化氢自组装晶体及制备方法
WO2010120852A1 (en) Cyclic energetic nitramines desensitized with linear nitramines
McNesby et al. Applications of vibrational spectroscopy in the study of explosives
Teselkin Mechanical sensitivity of furazano-1, 2, 3, 4-tetrazine-1, 3-dioxide
CN107915561B (zh) 硝仿联三唑共晶炸药及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant