[发明专利]五唑钠与4‑氨基‑1,2,4‑三氮唑共晶化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于含能材料技术领域，特别涉及一种高氮共晶化合物的制备方法。

背景技术

共晶近年才开始应用到含能化合物领域，它提供了一个改善现有含能材料性能的新途径，即两种或两种以上的炸药在分子层面上通过分子间作用力加以结合，通过空间效应和分子间作用力影响超分子网络的形成，微观的结合在同一晶格中，组装成超分子复合物，从而改变炸药的内部构成，在不破坏原有炸药分子化学结构情况下利用分子间作用力增大炸药晶体的密度，提高炸药的爆速。此外，对于机械感度高的炸药，则通过与钝感炸药形成共晶，提高炸药的爆速，降低其机械感度。

五唑钠(NaN₅)是一类含全氮结构的新型含能化合物。五唑离子其本身具有较高的生成焓与能量，与阳离子钠Na⁺组装后是性能优异的含能化合物。另外，由于五唑在解离时产生大量无毒性的氮气，绿色无污染，在气体发生剂中也有较好的应用前景。但是五唑离子在110℃附近分解，导致五唑钠自身的稳定性较为一般，因此采用热稳定性更好的其他含能分子与其形成共晶是改善五唑钠性能的理想途径。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种高氮共晶化合物五唑钠-氨基三氮唑及其制备方法。

技术方案：本发明提供了一种五唑钠与4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)五唑钠在乙醇-乙酸乙酯混合溶剂中重结晶，得到五唑钠晶体，使得五唑钠纯度更高；

(2)将步骤(1)的五唑钠晶体溶解于醇-水混合溶液中，得到溶液A；

(3)将4-氨基-1,2,4-三氮唑溶解于醇-水混合溶液中，得到溶液B；其中，4-氨基-1,2,4-三氮唑在溶液B中的摩尔浓度与五唑钠在溶液A中的摩尔浓度相同；

(4)将等体积的溶液A和溶液B混合得到溶液C，将溶液C进行超声分散，然后过滤去除不溶物；

(5)将步骤(4)得到的溶液C静置于恒温恒湿箱中，至溶剂挥发1/2；恒温恒湿箱中设定温度为20℃～50℃，湿度为10％～20％；

(6)将恒温恒湿箱中温度降低至10℃，湿度提高至50％，溶剂继续挥发，但是挥发较之前缓慢，一段时间后有晶体形成，即得共晶化合物。

作为优选方案：步骤(1)中，乙醇-乙酸乙酯混合溶剂中，乙醇和乙酸乙酯的体积比为(4～6):(4～6)。

作为优选方案：步骤(2)和步骤(3)中的醇-水混合溶液中醇和水的体积比均为(5～8):(2～5)。

作为优选方案：溶液A中五唑钠的浓度和溶液B中4-氨基-1,2,4-三氮唑的浓度相同，均为0.25～0.6mol/L。

作为优选方案：步骤(2)和步骤(3)中的醇-水混合溶液中的醇为甲醇或乙醇。

作为优选方案：步骤(4)中，超声功率为100～150瓦，超声时间为10～30分钟。

作为优选方案：步骤(4)中，过滤是用超滤膜过滤，超滤膜的孔径为0.22um。

作为优选方案：步骤(4)中，溶液A和溶液B混合得到溶液C时，如果有沉淀析出或溶液C变浑浊，加入醇或去离子水至澄清。

本发明还包括由上述任一方法制成的五唑钠与4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物。由上述方法得到的化合物在现有化合物基础上改变了3D骨架网络形态，使得力学性能得到改善。

有益效果：本发明提供的制备方法简单高效，依据该方法得到的产物共晶化合物通过改变3D骨架网络的形态，减少了外界冲击力对离子结构的影响，改善了其力学性能，因为新增了离子间的配位作用，使其热稳定性能大大提升；所获得的化合物既保留了五唑钠的高威力，又因为加入了4-氨基-1,2,4-三氮唑提高了稳定性。由于共晶化合物的氮含量高，在爆炸后产生的主要气体为清洁无污染的氮气，因此是一种绿色环保的含能化合物。

附图说明

图1为本发明的五唑钠与4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物(100)晶面的结构示意图；

图2为本发明的五唑钠与4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物(001)晶面的结构示意图；

图3为本发明的五唑钠与4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物(010)晶面的结构示意图；

图4为本发明的五唑钠与4-氨基-1,2,4-三氮唑共晶化合物晶胞示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作出进一步说明。