[发明专利]3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐及其制备方法，该双金属盐可作为固体推进剂的燃烧催化剂和双功能弹道改良剂。

背景技术

在改善双基推进剂或改性双基推进剂配方燃烧性能方面，当前常用的方法是通过加入金属盐作为燃烧催化剂，来调节推进剂的燃速和压力指数，添加量一般为质量分数的1%-5%。

铅化合物是现今双基系推进剂实际应用最主要的催化剂，但铅化合物具有较大的毒性，并且燃烧分解生成的氧化铅在发动机排气中为白色或浅蓝色的烟不利于导弹的制导和隐身，为此研究人员很早就开展了非铅催化剂的研究。

国内使用最多的不稳定燃烧抑制剂为铝粉和Al₂O₃，虽然铝粉的加入解决了推进剂能量低、高频振荡不稳定燃烧等问题，但是铝粉在推进剂燃烧时参与了燃烧反应，使发动机弹道性能受到不利影响，更为重要的是在喷管尾部产生很浓的羽烟，这与现代武器要求推进剂具有低特征信号不符。而Al₂O₃由于其熔点较低，燃烧时易与催化剂PbO、CuO等凝聚成大粒子，即影响了催化剂的催化效率，也影响了不稳定燃烧的抑制效率。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可应用于双基系推进剂燃烧催化剂和弹道改良剂的新型3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐。

本发明的另一目的是提供上述3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐的合成方法。

本发明还有一个目的是提供上述3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐作为燃烧催化剂和双功能弹道改良剂的应用，该双金属盐在双基系推进剂中能起双功能作用，即催化作用和不稳定燃烧抑制作用。

本发明的实现过程如下：

结构式（Ⅰ）表示的3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐， 

。

 

上述结构式对应的分子式为ZrCu(C₇H₃O₄)₂·2H₂O，其中C₇H₃O₄为3,4-二羟基苯甲酸阴离子。

上述3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先3,4-二羟基苯甲酸与中强碱反应生成相应的3,4-二羟基苯甲酸盐，再与可溶性铜盐反应得到3,4-二羟基苯甲酸铜，所述的中强碱为Na₂CO₃、NaHCO₃、吡啶、三乙胺或氨水；

（2）向3,4-二羟基苯甲酸铜中加入强碱溶液，调节pH为9～10，得到蓝色溶液，所述的强碱为NaOH、KOH或甲醇钠；

（3）将可溶性锆盐溶于水，加入步骤（2）蓝色溶液，得到暗红色沉淀3,4-二羟基苯甲酸铜锆。

所述可溶性铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜或醋酸铜。

所述可溶性锆盐为硝酸氧锆、乙酸锆或氯化锆。

本发明3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐可在双基推进剂或改性双基推进剂中作为燃烧催化剂或弹道改良剂。

本发明优点与积极效果：本发明合成工艺简单，合成得到的3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐分解产生均匀的、新生态的铜及其氧化物可作为主要催化活性组分，热分解产生的高熔点二氧化锆作为助催化剂，可进一步提高催化效果。因此，本发明的3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐可作为双功能弹道改良剂。

附图说明

图1为含3,4-二羟基苯甲酸铜锆双基推进剂的燃速-压力曲线；

图2为含3,4-二羟基苯甲酸铜锆双基推进剂的催化效率-压力曲线；

图3为含3,4-二羟基苯甲酸铜锆改性双基推进剂的燃速-压力曲线；

图4为含3,4-二羟基苯甲酸铜锆改性双基推进剂的催化效率-压力曲线。

具体实施方式

实施例1

3,4-二羟基苯甲酸铜锆双金属盐的制备方法，包括如下步骤：

（1）分别称取摩尔比为1:1的3,4-二羟基苯甲酸和碳酸氢钠，将3,4-二羟基苯甲酸加入蒸馏水中，强烈搅拌下将碳酸氢钠缓慢加入到3,4-二羟基苯甲酸水溶液中，升温至50～55℃，反应30min，得无色溶液；

（2）取与3,4-二羟基苯甲酸摩尔比为2:1的硫酸铜，溶于蒸馏水中，升温至70℃时，缓慢加入步骤（1）无色溶液，搅拌2～3h，得沉淀；