[发明专利]一种硝仿基吡唑起爆药及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硝仿基吡唑起爆药及其制备方法，以4‑氨基‑3,5‑二硝基吡唑的铵盐为原料与溴丙酮反应合成1‑丙酮基‑4‑氨基‑3,5‑二硝基吡唑；然后硝化，得到4‑重氮‑3‑硝基‑1‑硝仿基吡唑‑5‑酮，本发明还公开了一种基于上述方法得到的4‑重氮‑3‑硝基‑1‑硝仿基吡唑‑5‑酮高能起爆药，其分子式为Csubgt;4/subgt;Nsubgt;8/subgt;Osubgt;9/subgt;，密度为1.891 g∙cmsupgt;‑3/supgt;，撞击感度为3 J，理论爆速高达9023 m∙ssupgt;‑1/supgt;，爆压35.24 GPa，分解产物不含重金属和氯，可以作为绿色高能起爆药应用。本发明具有合成简单、产率高、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种硝仿基吡唑起爆药及其制备方法，属于含能材料技术领域。

背景技术

起爆药是一类敏感的含能材料，可以很容易地被火焰、热、冲击、摩擦、电火花等小的外部刺激引爆。它们作为军事和民用起爆装置的能量来源，在火箭、卫星、武器、采矿和隧道等领域应用广泛。历史上第一种用作起爆药的物质是雷汞，它于1628年被发现。后来，叠氮化铅和史蒂芬酸铅被确定为军事应用中雷汞的良好替代品，开始了铅基起爆药时代(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2006,103:5409-5412)。到现在，叠氮化铅和史蒂芬酸铅仍然是使用最广泛的起爆药。然而，对铅污染的日益关注促使人们寻找新的无铅起爆药。

大多数金属基起爆药不可避免地含有高氯酸盐或重金属(Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg等)，这些都会造成严重的环境污染。在寻求无铅起爆药的过程中，最有效的途径是开发有机替代物，它可以完全消除重金属对环境的危害，同时保持高起爆性能。据文献(Nat.Commun.,2019,10:1339)报道，商用简易爆炸装置中唯一广泛使用的有机起爆药是二硝基重氮酚(DDNP)。尽管DDNP在日本、中国、美国、德国和其他国家广泛使用，但DDNP存在三大缺点：感度过高、光不稳定、毒性大。因此，开发有机绿色高能起爆药，成为当今起爆药研发的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种硝仿基吡唑起爆药及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案：

一种高能硝仿基化合物，其化学式为C₄N₈O₉，结构式为：

该高能硝仿基化合物的晶体结构具有如下特征：

晶系：单斜晶系；

点群：P2₁/n；

晶胞参数：α＝γ＝90°，β＝93.431(3)°；

晶胞体积：

Z＝4；

密度：1.927g·cm^-3(170K)。

本发明提供的一种高能硝仿基化合物的制备方法，包括：

(1)将化合物1与溴丙酮在丙酮和水的混合溶剂中反应合成化合物2的步骤；

(2)将化合物2在发烟硝酸和浓硫酸参与下发生硝化反应后经后处理制备目标产物的步骤；

较佳的，步骤(1)中，化合物1与溴丙酮的摩尔比为1:1.05；混合溶剂中丙酮与水的体积比为1:1～3.5；水与化合物1的用量比为1mL:2mmol；反应温度为室温；反应时间为15～24h。

较佳的，步骤(1)中，反应在避光条件下进行。