[发明专利]1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酰二肼硝酸盐、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及1,4‑二硝胺基‑3,5‑二硝基吡唑草酰二肼硝酸盐、制备方法及其应用，通过选择反应原料、设计反应路线、筛选反应条件，以DADNP为前体，经过硝化、离子化反应得到1,4‑二硝胺基‑3,5‑二硝基吡唑草酸二肼硝酸盐DNPOHN；该DNPOHN是一种新型含能离子盐，具有高氢含量、高氧含量、低感度等优点，且制备过程中反应温和、产品得率高，在混合炸药、固体推进剂和气体发生剂等含能材料领域，尤其是高能混合炸药、低特征信号推进剂和洁净燃气发生剂等含能材料领域均具有广阔的应用前景，能够增加固体推进剂比冲、燃气发生剂发气量、混合炸药的爆速，且安全性能和相容性良好。

技术领域

本发明涉及一种适用于固体推进剂、火炸药、气体发生剂的新型含能材料——1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酸二肼硝酸盐(DNPOHN)、制备方法及其应用，属于含能材料技术领域。

背景技术

在含能材料中，硝胺基团(-NHNO₂)能够提高化合物的密度、改善氧平衡，因此很多经典的含能化合物(例如RDX、HMX、CL-20等)中均含有硝胺基团。含两个硝基的吡唑类含能化合物，具有高氮含量、优异的爆轰性能及低敏感度等特性。将该二硝基吡唑杂环与硝胺基团结合形成的含能材料——1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑(DNDNP)，氮含量达40.3％，具有能量优势。

但是由于DNDNP中硝基的强吸电子作用导致硝胺基上的氢原子易于离去，从而使其酸性增强，不利于推进剂成药。因此将草酰二肼一硝酸盐(OHN)与DNDNP母体结合形成新型含能离子盐——1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酸二肼硝酸盐(DNPOHN)。

理论计算表明，在20％含铝固体推进剂体系中，增加1％的氢含量获得的比冲增益为6.5s，相当于增加了2000kJ·kg^-1的生成焓。因此，提高氢含量对提高含金属的固体推进剂体系的比冲非常有效。DNPOHN的氢含量达2.88％，氧含量为43.0％，是理想的固体推进剂离子盐氧化剂。

赵丹等(1,4-二氨基-3,5-二硝基吡唑的合成，含能材料，2016，24(1))通过卤化、硝化、胺化得到了1,4-二氨基-3,5-二硝基吡唑(DADNP)，其氧平衡为-34％，加之含有两个氨基基团，在固体推进剂体系中对能量毫无贡献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酰二肼硝酸盐及其制备方法，本发明以DADNP为前体，经过硝化、离子化反应得到1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酸二肼硝酸盐(DNPOHN)，在混合炸药、固体推进剂和气体发生剂等含能材料领域均具有广阔的应用前景，可以增加比冲，安全性能良好且相容性良好。

本发明的另外一个目的在于提供1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酰二肼硝酸盐的应用。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酸二肼硝酸盐，其结构式如下：

1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酸二肼硝酸盐的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将1,4-二氨基-3,5-二硝基吡唑DADNP溶解在浓硫酸中，冷却至-5℃～-15℃，加入极性溶剂，滴加发烟硝酸，滴加完毕后继续反应一段时间，将反应液倒入冰水中，搅拌得到固体1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑DNDNP；

(2)、将1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑DNDNP溶解在酸性水溶液中，分批加入草酰二肼一硝酸盐，混合溶液在一定温度下反应一定时间，冷却过滤，得到固体1,4-二硝胺基-3,5-二硝基吡唑草酸二肼硝酸盐DNPOHN。