[发明专利]2,2’-二硝基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种2,2’‑二硝基‑5,5’‑双(1,3,4‑噁二唑)及其制备方法与应用，属于含能材料技术领域。本发明实施例提供的2,2’‑二硝基‑5,5’‑双(1,3,4‑噁二唑是一种具有高密度(1.79g/cm³)、低感度(撞击感度＝23J，摩擦感度＝253N，静电感度＝0.80J)等优点的含能材料，制备过程中无需使用溴氰，安全环保，当本发明提供的2,2’‑二硝基‑5,5’‑双(1,3,4‑噁二唑)应用于钝感高能固体推进剂时，与推进剂其他组分相容性好，易于成药。

技术领域

本发明涉及2,2’-二硝基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)及其制备方法与应用，属于 含能材料技术领域。

背景技术

在新型含能材料的探索中，噁二唑类含能材料以其高密度，高氮含量，高 氧平衡及高热稳定性得到广泛的关注，其中1,2,5-噁二唑由于在噁二唑的同分 异构体中具有最高的生成焓(216.3kJ/mol)，因而在很长一段时间内受到科研 工作者的青睐，并以此为基础合成了一系列的含能材料。然而进一步的研究发 现虽然1,2,5-噁二唑的密度、爆轰性能很高，但是其感度过高阻碍了其实际的 应用。为了追求高性能与低感度之间的平衡，科研工作者的关注目光逐渐移向 1,2,5-噁二唑的异构体1,3,4-噁二唑。

张庆华等人合成2,2’-二硝胺基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)作为一种基于1,3,4-噁二唑结构的含能材料，具有高密度，低感度等优点，但是该结构合成方法中 使用的原料选用了有剧毒的溴氰，存在很明显的缺陷，这使其工业化生产有一 定的困难；同时由于硝胺基的存在，该产品作为含能材料应用于推进剂时，分 子中的活泼氢会与推进剂的固化剂组分异氰酸酯发生反应，不利于推进剂成药， 产生相容性问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种2,2’-二硝基-5,5’-双(1,3,4-噁二 唑)及其制备方法与应用，2,2’-二硝基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)制备过程中无需 使用溴氰，安全环保，当应用于钝感高能固体推进剂时，与其他组分相容性 良好。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

2,2’-二硝基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)，其特征在于，化学结构式如下：

一种2,2’-二硝基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)的制备方法，其特征在于，包括 以下步骤：

(1)将硫氰酸铵和稀酸的混合物在一定温度下回流一段时间后加入草 酰二肼，继续搅拌反应，反应完成后，冷却过滤，并对沉淀物进行洗涤、干 燥，得到白色中间体产物N,N’-二硫代酰胺-草酰二肼；

(2)将所述N,N’-二硫代酰胺-草酰二肼、二异丙基碳二亚胺及二异丙 基乙胺，加入一定量的极性溶剂中，在一定的温度下搅拌反应，反应完成后， 过滤分离，并对沉淀物进行洗涤、干燥、重结晶，得到淡黄色中间体2,2’- 二氨基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)；

(3)将一定量的所述2,2’-二氨基-5,5’-双(1,3,4-噁二唑)、亚硝酸钠溶 解于水中，在一定的温度下滴加强酸进行反应，直至无红棕色二氧化氮气体 产生，冷却，生成沉淀，过滤分离，去除杂质，得到最终产物2,2’-二硝基-5,5’- 双(1,3,4-噁二唑)。

在一可选实施例中，步骤(1)所述的稀酸为摩尔浓度为0.8～1.2mol/L 的盐酸，且HCl与硫氰酸铵的质量比为1：2.1～1：4.4。

在一可选实施例中，步骤(1)所述的硫氰酸铵和稀酸的混合物在 110-130℃下回流30～60min。

在一可选实施例中，步骤(1)所述的草酰二肼与硫氰酸铵的质量比为 1：2～1：4。

在一可选实施例中，步骤(1)加入草酰二肼后的反应时间为4.5～5.5h。