CN1970514A - 叠氮肼镍，其制备方法和作为起爆药的用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起爆药用化合物叠氮肼镍及其制备方法。将可溶性镍盐和叠氮化物混合液和水合肼溶液加入到水中进行化合反应，或将叠氮化物溶液和水合肼溶液加入到镍盐溶液中进行化合反应，温度50～70℃，加料时间为30min～40min；然后冷却、抽滤、水洗、脱水、干燥，得到成品，化合时加入稀酸调节pH值。本发明突破了起爆药乃至含能材料固有的制备方式，提供了更安全更节能更高效的药剂合成手段，火焰感度高，同时还具有机械感度低、静电积累小、静电火花感度低、耐光、耐压、不吸湿等性能。在小规模上已表现出完全胜任民用起爆药，并在军用小雷管上尝试用作高威力起爆药，适应了新一代火工器件对药剂的发展需求。

Description

叠氮肼镍，其制备方法和作为起爆药的用途

一、技术领域

本发明涉及一种起爆药用化合物及其制备方法，特别是一种叠氮肼镍化合物，其制备方法和作为起爆药的用途。

二、背景技术

当前，用作起爆药的药剂有叠氮化铅(LA)、斯蒂芬酸铅(LTNR)、二硝基重氮酚(DDNP)、高氯酸碳酰肼镉(GTG)和硝酸肼镍(NHN)。后两种药剂与叠氮肼镍一起，同属含能配合物。它们的威力大小次序为：LA＞GTG＞NHN＞DDNP＞LTNR，而火焰感度次序恰好与之相反。处于两头的叠氮化铅、高氯酸碳酰肼镉和斯蒂芬酸铅，在实际应用中，或因火焰感度太低而需要装填点火药，或因威力小而无法单独使用。同时，存在着叠氮化铅机械感度很高、斯蒂芬酸铅静电火花感度过高、硝酸肼镍起爆力偏弱和二硝基重氮酚制造废水严重污染环境等问题。尽管采取共沉淀的办法，企图实现性能的互补，比如叠氮化铅和斯蒂芬酸铅形成的共沉淀起爆药(D·S)，获得一定的成效，但感度方面所暴露的不足仍然存在。

另外，在合成工艺方面，上述药剂都需要50℃到80℃之间的适宜温度值，个别药剂还要求2次甚至3次的升温或升/降温过程，工艺复杂、质量难以控制是难免的弊端，能量消耗大、水资源浪费严重、生产周期长无疑与可持续发展的原则相悖，迫切需要以行之有效的手段加以解决。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种叠氮肼镍化合物及其制备方法和作为起爆药的用途，提供一种全新的起爆药，提高起爆药的性能，且制备方法简单。

本发明目的的技术方案为：一种由二价镍为中心离子、肼为配位体和叠氮根为阴离子所构成的含能化合物叠氮肼镍，其化学式为：

[Ni(N₂H₄)]·(N₃)₂

所述化合物的制备方法，按下列步骤进行：将可溶性镍盐和叠氮化物混合液和水合肼溶液加入到水中进行化合反应，温度50℃～70℃，加料时间为30min～40min；然后冷却、抽滤、水洗、脱水、干燥，得到成品。

所述化合物的制备方法，按下列步骤进行：将叠氮化物溶液和水合肼溶液加入到镍盐溶液中进行化合反应，温度50℃～70℃，加料时间为30min～40min；然后冷却、抽滤、水洗、脱水、干燥，得到成品。

所述化合物的制备方法，化合时加入稀酸调节pH值。

所述化合物可在起爆药中直接应用。

本发明的原理是：选取水溶性的镍盐、叠氮化物和水合肼，以酸化的纯水或镍盐溶液为底液，将叠氮化物/镍盐的混合液和水合肼，或者是叠氮化物溶液和水合肼溶液，以双管加料的方式，一是在适当化合温度下加入到底液中；再一个就是运用过饱和度的有效控制手段，直接在室温下加入到底液中。经过充分的反应，得到了聚晶状态的叠氮肼镍产物，经抽滤、洗涤、干燥后，成为易流散的晶体颗粒，满足实际使用要求。选定含双键和三键的高键能叠氮基团为配合物的酸根阴离子，由肼(H₂N-NH₂)配体向中心镍离子构成不稳定的四配位化合物，得到具有高威力的含能配合物—叠氮肼镍起爆药，且实现起爆药优良性能的完美结合，使之成功地用作起爆器材和火工品的施主装药。通过选定叠氮基团为配合物的酸根阴离子，取代硝酸肼镍中的硝酸根离子。再依据配合物取代反应机理，控制适当的化学反应条件，包括不同加料方式下和pH值调整下的过渡状态，转变得到理想的具有高威力的含能配合物，即叠氮肼镍化合物。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：室温下的合成技术，突破了起爆药乃至含能材料固有的制造方式，开创了更安全更节能更高效的药剂合成手段，火焰感度位于第一位，比最好的斯蒂芬酸铅提高42％；起爆能力与处于第一位的叠氮化铅相当，对虫胶造粒RDX的极限起爆药量为50mg；同时还具有机械感度低、静电积累小、静电火花感度低、耐光、耐压、不吸湿等性能。在小规模上已表现出完全胜任民用起爆药，并在军用小雷管上尝试用作高威力起爆药，适应了新一代火工器件对药剂的发展需求。

四、附图说明

图1是本发明的叠氮肼镍化合物的一种制备方法的流程示意图。

图2是本发明的叠氮肼镍化合物的另一种制备方法的流程示意图。

五、具体方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1：结合图1，原材料规格与要求：水合肼(N₂H₄·H₂O)AR，硝酸镍(Ni(NO₃)₂)AR，氮化钠(NaN₃)CP，硝酸(HNO₃)CP，乙醇(C₂H₅OH)CP，主要仪器及设备：电动搅拌机；调压变压器；超级恒温水浴；高型烧杯(化合器)400mL，布氏漏斗Ф65mm；过滤瓶1000mL，水浴烘箱，旋片式真空泵。

将酸化了的80mL去离子水中作为反应底液，置于化合器中，原料投料比(质量比)为：Ni(NO₃)₂·6H₂O∶NaN₃∶N₂H₄·H₂O＝2.19∶1∶0.80；加料时间：30min～60min，化合温度：室温～70℃；在恒温水浴中加热使底液升温至60℃～70℃，同时开动搅拌器，调节电压至适当的搅拌状态。通过双管滴加的方法，缓慢地滴加Ni(NO₃)₂/NaN₃的混合液和N₂H₄·H₂O的稀溶液，调节滴速比例。加料完毕后恒温搅拌10min，然后进行水冷至35℃以下出料，化合时加入稀硝酸调节pH值。

上述制得的产品用布氏漏斗抽滤，并水洗2～3次，再用95％的乙醇浸洗1次。抽干后置于干燥盘中，室温下晾干，再放入55℃～60℃水浴烘箱，干燥6h以上。

所得叠氮肼镍为淡青色聚晶，处于49.31μm～94.65μm之间的颗粒占到总颗粒数的67.4％，采用量筒和漏斗法，测得叠氮肼镍的假密度为0.83g/cm³～0.85g/cm³。

叠氮肼镍的大致密度为2.052g/cm³，比硝酸肼镍(2.139g/cm³)略小一些。72h后的吸湿增重为0.019％，与斯蒂芬酸铅相近，所以其吸湿性同样很小。

应用作为起爆药，测得的5s爆发点为193℃～194℃，用普通导火索测取的50％发火的特征高度为46.3cm。撞击感度：10kg落锤，55cm落高，测取20发试样的爆炸百分数为35％；摩擦感度：70°摆角，1.23MPa表压，测取20发试样的爆炸百分数为10％，分别低于太安炸药和K·D起爆药。静电火花感度：按WJ1869-89标准，药量20mg，电容2000pF，串联电阻0，电压25kV，放电间隙0.18mm，点平；T＝23℃，RH＝48％。结果25发的爆炸百分数为0。对造粒黑索金的极限起爆药量：铁加强帽时50mg，铝加强帽时70mg。叠氮肼镍的耐压性很好，压力在70MPa时，没有出现“压死”现象。

实施例2：结合图2，将酸化了的80mL Ni(NO₃)₂溶液作为反应底液，置于化合器中，再开动搅拌器，调节电压至适当的搅拌状态。在室温下通过双管滴加的方法，缓慢地滴加NaN₃的溶液和N₂H₄·H₂O的溶液，调节好恰当的滴速比例。加料完毕后继续搅拌10min，然后直接出料。

抽滤、洗涤、脱水和干燥的操作方法同实施例1。

Claims (8)

1、一种由二价镍为中心离子、肼为配位体和叠氮根为阴离子所构成的含能化合物叠氮肼镍，其化学式为：

[Ni(N₂ H₄)]·(N₃)₂

2、根据权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于：按下列步骤进行：将可溶性镍盐和叠氮化物混合液和水合肼溶液加入到水中进行化合反应，温度50℃～70℃，加料时间为30min～40min；然后冷却、抽滤、水洗、脱水、干燥，得到成品。

3、根据权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于：按下列步骤进行：将叠氮化物溶液和水合肼溶液加入到镍盐溶液中进行化合反应，温度50℃～70℃，加料时间为30min～40min；然后冷却、抽滤、水洗、脱水、干燥，得到成品。

4、根据权利要求2或3所述化合物的制备方法，其特征在于：化合时加入稀酸调节pH值。

5、根据权利要求2或3所述化合物的制备方法，其特征在于：投料质量比：Ni(NO₃)₂·6H₂O∶NaN₃∶N₂H₄·H₂O＝2.0～2.5∶1∶0.60～1.0。

6、根据权利要求2或3所述化合物的制备方法，其特征在于：保温时间：10min，冷却温度≤35℃，水洗2～3次，乙醇脱水1次，干燥温度55℃～60℃，干燥时间≥6h。

7、根据权利要求2或3所述化合物的制备方法，其特征在于：镍盐为硝酸镍或醋酸镍。

8、权利要求1之7之一所述化合物在起爆药中的应用。