专利名称：3,5-二硝基-2′,4′-二羟基二苯甲酮的含能配合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一类3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羟基二苯甲酮的含能配合物及其 制备方法。该含能配合物可作为双基系推进剂的燃烧催化剂。
背景技术：
双基推进剂和改性双基推进剂是火箭和导弹所用的一类高能燃料。但是双基系推 进剂的缺点是燃速较低、压强指数较高，需要加入燃烧催化剂来调节。双基系推进剂中使用 的燃烧催化剂主要是铅化合物，铅化合物的加入，不仅能提高推进剂燃速和降低压力指数， 而且可产生“平台”或“麦撒”燃烧特性。人们研究发现，有机铅盐、铅的有机配合物等的催 化效果远比铅的氧化物好，尤其是有机铅盐、有机铜盐与碳黑复配成的三元复合催化剂体 系的催化性能更加优良。例如雷索辛酸铅盐就是一种常用的双基推进剂的燃烧催化 剂。然而，随着导弹技术的不断发展，目前使用的燃烧催化剂已不能满足发展新型固体推进 剂的要求，需要开发高效的新型燃烧催化剂，来满足发展新型固体推进剂的需要。双基系推进剂作为一类火箭和导弹的动力源，提高其能量是一很重要的目标。然 而，惰性催化剂的使用虽然改善了固体推进剂燃烧性能，却降低了其能量。因此，探索和研 发含能的燃烧催化剂成为发展新型固体推进剂中的一个重要的新课题。含能燃烧催化剂的 特点是催化剂本身含有能量，可通过催化剂分子中引进含能基团或由含能组分组成复合催 化剂等方法来实现。该类催化剂的应用，可以解决由于使用惰性催化剂带来的推进剂配方 能量降低的问题，尤其适合在低特征信号推进剂中使用。近年来，含能催化剂的研究和应 用在国内外受到广泛重视。3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羟基二苯甲酮是一种新型紫外光吸收剂，含有两个硝 基、两个羟基和一个羰基，是含有多配位基的螯合剂，可与金属离子形成螯合物。采用3， 5_ 二硝基-2'，4' _ 二羟基二苯甲酮为配体，与Cu2+、Pb2+等金属离子形成含能配合物。该 类配合物作为燃烧催化剂有如下几个特点(1)由于分子中两个苯环上含有两个硝基和两 个羟基，硝基与苯环形成JI-Ji共轭，羟基氧原子上的孤电子对可与苯环形成P-η共轭， 从而扩大了共轭体系，可提高配体与金属离子之间的电子流动性，可促进催化剂在催化反 应中的氧化-还原反应，因此有利于催化效率的提高；(2)该催化剂分子具有很强的吸收紫 外光的能力，能吸收推进剂燃烧时辐射的紫外光，通过这种能量“反馈”作用，也可促进配体 与金属离子之间的电子流动；(3)分子中含有两个含能基团-硝基，该催化剂属于含能催化 剂，可增加推进剂的能量；(4)推进剂燃烧是贫氧环境，催化剂分子中含有的七个氧原子， 可提供较多的氧原子，有利于促进燃烧。因此，开发3，5_ 二硝基-2' ,4' - 二羟基二苯甲 酮的含能配合物可为固体推进剂提供新型的含能燃烧催化剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用作双基系推进剂的燃烧催化剂的3，5_ 二硝基-2'，4' -二羟基二苯甲酮的含能配合物。本发明的另一个目的是提供3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羟基二苯甲酮的含能配合 物的制备方法。本发明提供的3，5_ 二硝基-2'，4' -二羟基二苯甲酮含能配合物，其特征为该 配合物的分子组成为M(C13H7N2O7) · mH20 (I)，其中，(I)式中M 为 Cu2+ 或 Pb2+，C13H7N2O7为3，5-二硝基-2' ,4' - 二羟基二苯甲酮的阴离子，m为0 3的整数或小数。本发明的3，5_ 二硝基-2' ,4' _ 二羟基二苯甲酮的含能配合物的制备方法，按以 下步骤进行(1)将可溶性铜盐或可溶性铅盐溶解于去离子水中配成溶液；(2)将3，5- 二 硝基-2' ,4' -二羟基二苯甲酮用NaOH溶液溶解，控制溶液pH值在9 10，然后在搅拌 下加入可溶性铜盐或可溶性铅盐溶液，混合均勻；(3)在60 100°C恒温搅拌反应1 3h， 然后冷却、静置；(4)将沉淀洗涤、过滤、干燥即可制得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羟基二苯 甲酮的含能配合物。所述的所用可溶性铜盐为硝酸铜、醋酸铜。所述的所用可溶性铅盐为硝酸铅、醋酸铅。本发明3，5_ 二硝基-2' ,4' _ 二羟基二苯甲酮的含能配合物作为燃烧催化剂对 双基系固体推进剂的燃烧具有优良的催化效果，能显著提高推进剂的燃速，降低压强指数。
图1为实施案例3后得到的双基推进剂的燃速曲线，从图1可以看出，加入2. 5% 的3，5_ 二硝基-2' ,4' _ 二羟基二苯甲酮合铅(II)配合物使双基推进剂的燃速显著提 高，在16 22MPa出现平台燃烧区。在6 14MPa该催化剂的催化效率Z (Ζ = rc/r0,r0为 空白配方的燃速，rc为含催化剂的推进剂燃速)1. 64以上。在12 22MPa，推进剂的压强 指数η为0. 1639。可见，该催化剂显示了强烈的燃烧催化作用和显著的降低压强指数的能 力，说明该含能配合物是一种高压平台燃烧催化剂。
具体实施例方式本发明的3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羟基二苯甲酮含能配合物燃烧催化剂的具体 制备方法和催化试验由以下实施例详细给出。实施例1(1)称取6.2g 3，5_ 二硝基-2'，4' -二羟基二苯甲酮用NaOH溶液充分溶解形 成澄清的溶液，调节溶液PH值为9 ；称取6. Ig Pb(NO3)2用去离子水溶解配置成溶液，加入 到3，5_ 二硝基-2'，4' _ 二羟基二苯甲酮溶液中，搅拌混合均勻；(2)在70°C恒温，搅拌加反应lh，然后冷却、静置；(3)将沉淀用去离子水多次洗涤、过滤、干燥可制得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羟 基二苯甲酮合铅(II)配合物，产率83.9%。产物用热重分析仪(TG)、红外光谱仪(IR)和 元素分析仪测定其分子组成。实施例2
(1)称取6. 2g 3,5- 二硝基_2' ,4' ~ 二羟基二苯甲酮用NaOH溶液充分溶解形 成澄清的溶液，调节溶液PH值为9. 5 ；称取3. BgCu(NO3)2 · 3H20用去离子水溶解配置成溶 液，加入到3，5_ 二硝基-2'，4' - 二羟基二苯甲酮溶液中，搅拌混合均勻；(2)在85°C恒温，搅拌反应lh，然后冷却、静置；(3)将沉淀用去离子水多次洗涤、过滤、干燥可制得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羟 基二苯甲酮合铜(II)配合物，产率76.4%。产物用热重分析仪(TG)、红外光谱仪(IR)和 元素分析仪测定其分子组成。实施例3双基推进剂的基础配方为硝化棉(NC)59%，消化甘油(NG)，30%，邻苯二甲酸二 乙酯(DEP) 8.5%，二号中定剂(C2) 2.0%，其它助剂0.5%。样品按吸收-驱水-放熟-压延-切成药条的常规无溶剂压伸成型工艺制备。药 料按500g配料，催化剂为外加量，加入量为2. 5% ；对照组空白推进剂样品不含催化剂。燃速的测定采用靶线法。将已处理过的Φ5Χ 150mm小药柱侧面用聚乙烯醇溶液 浸渍包覆6次并晾干，然后在充氮缓动式燃速仪中进行燃速测试。试验温度为20°C，压强范 围 2MPa 22MPa。
权利要求
3，5 二硝基 2′，4′ 二羟基二苯甲酮的含能配合物，其特征为该配合物的分子组成为M(C13H7N2O7)·mH2O (I)，其中，(I)式中M为Cu2+或Pb2+，C13H7N2O7为3，5 二硝基 2′，4′ 二羟基二苯甲酮的阴离子，m为0～3的整数或小数。
2.根据权利要求1所述3，5-二硝基-2'， 征为:M 为 Cu2+，C13H7N2O7 % 3,5- 二硝基-2'，4'
3.根据权利要求1所述3，5-二硝基-2'， 征为:M 为 Pb2+，C13H7N2O7 为 3，5-二硝基-2'，4'
4.根据权利要求1所述3，5-二硝基-2'，ζ 方法，按以下步骤进行(1)将可溶性铜盐或可溶性铅盐溶解于去离子水中配成溶液；(2) 将3，5_ 二硝基-2'，4' -二羟基二苯甲酮用NaOH溶液溶解，控制溶液pH值在9 10，然 后在搅拌下加入可溶性铜盐或可溶性铅盐溶液，混合均勻；(3)在60 100°C恒温搅拌反应 1 3h，然后冷却、静置；(4)将沉淀洗涤、过滤、干燥即可制得3，5_ 二硝基-2' ,4' -二羟 基二苯甲酮的含能配合物。
5.根据权利要求4所述3，5-二硝基-2',4' -二羟基二苯甲酮的含能配合物的制备 方法，其特征在于所述的所用可溶性铜盐为硝酸铜、醋酸铜；所述的所用可溶性铅盐为 硝酸铅、醋酸铅。4' -二羟基二苯甲酮的含能配合物，其特‘_二羟基二苯甲酮的阴离子。4' -二羟基二苯甲酮的含能配合物，其特‘_二羟基二苯甲酮的阴离子。1' -二羟基二苯甲酮的含能配合物的制备
全文摘要
本发明公开了一类3，5-二硝基-2′，4′-二羟基二苯甲酮的含能配合物，该配合物的组成为M(C13H7N2O7)·mH2O，其中M为Cu2+或Pb2+，C13H7N2O7为3，5-二硝基-2′，4′-二羟基二苯甲酮的阴离子，m为0～3的整数或小数。该含能配合物制备方法是将3，5-二硝基-2′，4′-二羟基二苯甲酮溶解于氢氧化钠溶液中配成溶液，加入可溶性铜盐或可溶性铅盐溶液，混合均匀，搅拌、加热回流，然后静置、洗涤、过滤等工序制得产品。本发明制得的3，5-二硝基-2′，4′-二羟基二苯甲酮含能配合物作为燃烧催化剂对双基或改性双基推进剂的燃烧具有很好的催化效果，是一种含能的高压平台燃烧催化剂。
文档编号B01J31/22GK101935283SQ201010234820
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者仪建华, 刘剑洪, 吕玉娟, 徐司雨, 洪伟良, 肖萌萌, 赵凤起, 高红旭 申请人:深圳大学