[发明专利]一种高能量密度材料及其合成方法

权利要求书

1.一种高能量密度材料[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的合成方法，其特征在于包括如下步骤：

a)[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二胺的制备

在-20～50℃条件下，将草酰二肼和碳酸氢钾加入溶剂中搅拌，分批次加入溴化氰，加完后控制反应体系温度为-20～50℃中的一个固定温度，保持10h～2天；向反应混合物中加入水并继续搅拌2h～6h，过滤并用少量水洗，干燥后得到[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二胺；

b)[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的制备

将[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二胺在硝化体系中发生硝化反应，得到[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺，具体步骤为：

将[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二胺缓慢加入硝化体系中搅拌，加完后反应体系升温至10～80℃，保持3h～38h；降至室温后倾入冰中，萃取、洗涤、干燥、蒸干溶剂后得到[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺。

2.根据权利要求1所述高能量密度材料[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的合成方法，其特征在于：

步骤a)中的溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯、水中的任意一种。

3.根据权利要求1所述高能量密度材料[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的合成方法，其特征在于：

所述草酰二肼与溴化氰、碳酸氢钾的摩尔比为1：(2～10)：(2～10)；

4.根据权利要求1所述高能量密度材料[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的合成方法，其特征在于：

步骤a)中加入的水与溶剂的体积比为(1～10)：1。

5.根据权利要求1所述高能量密度材料[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的合成方法，其特征在于：

步骤a)的碳酸氢钾可用相同摩尔数的碳酸氢钠代替。

6.根据权利要求1所述高能量密度材料[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的合成方法，其特征在于：

步骤b)的硝化体系为硝酸、硝硫混酸、四氟硼硝、硝酸/三氟乙酸酐、硝酸/醋酸酐、氮氧化物/硝酸、三氧化硫/硝酸、五氧化二磷/硝酸中的任意一种。

7.根据权利要求6所述高能量密度材料[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺的合成方法，其特征在于：

当采用的硝化体系为四氟硼硝时，[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二胺与四氟硼硝的用量摩尔比为1：(1～50)，当硝化体系为除了四氟硼硝的其他硝化体系时，[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二胺与硝化体系的质量体积比为1g：(5～50)mL。

8.一种高能量密度材料，其特征在于：

所述高能量密度材料，是通过权利要求1至7任一权利要求所述合成方法所合成得到的；

所述高能量密度材料是[2,2’-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5’-二硝胺，结构式如下：

所述高能量密度材料的实测密度为2.0g/cm³，室温单晶密度为1.99g/cm³，不溶于大多数常见溶剂，难溶于水，热分解温度达210℃，实测撞击感度5J，摩擦感度60N，计算爆速高达9481m/s，爆压41.9GPa。