一种绿色环保型起爆药及其制备方法技术

技术编号:19354951 阅读:400 留言:0更新日期:2018-11-07 18:41
本发明专利技术公开了一种绿色环保型起爆药,为化合物4‑叠氮基‑5‑硝基‑7H‑吡唑并[3,4‑d][1,2,3]三嗪‑2‑氧化物。本发明专利技术还公开了绿色环保型起爆药的制备方法,包括:步骤一:合成3‑氨基‑4‑[1H‑四氮唑]‑1H‑吡唑;步骤二:合成4‑叠氮基‑5‑硝基‑7H‑吡唑并[3,4‑d][1,2,3]三嗪‑2‑氧化物。本发明专利技术的起爆药具有制备方法简单、无污染,产品无金属、绿色可靠,稳定性佳,起爆能力高等一系列优点。

A green environment-friendly primer and its preparation method

The invention discloses a green environmental protection type initiating explosive, which is compound 4 azido 5 nitro 7H pyrazolo [3,4 d] [1,2,3] triazine oxide. The invention also discloses the preparation method of green environmental protection initiating explosive, including: step 1: synthesis of 3 amino [1H [tetrazole] 1H pyrazole; step 2: synthesis of 4 azido 5 nitro 7;H pyrazolo [3, 4 d][1, 2, 3] triazine oxide. The initiating explosive of the invention has a series of advantages, such as simple preparation method, no pollution, no metal, green and reliable products, good stability and high initiating ability.

【技术实现步骤摘要】
一种绿色环保型起爆药及其制备方法
本专利技术涉及一种炸药及其制备方法,具体涉及一种绿色环保型起爆药4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物及其制备方法。
技术介绍
起爆药作为火工品和武器中的重要组成部分,对它的研究一直是一个重要的科学课题。但相对于现代火工品和武器的发展而言,它的研究长期以来进展缓慢。100多年来,叠氮化铅、斯蒂芬酸铅仍然是主要应用于军用火工品的两个起爆药品种。随着武器弹药用火工品安全性的要求越来越高,叠氮化铅、斯蒂芬酸铅在性能上的缺陷也越来越明显。叠氮化铅机械感度过高,无约束条件下受轻微刺激直接产生爆轰,火焰针刺感度也较差。斯蒂芬酸铅对静电极为敏感,静电放电起爆能量仅10-4J。这些常常导致火工品及药剂勤务处理和使用中发生重大事故,也阻碍了先进火工品的发展。从环保角度来看,火工品当前面临没有绿色环保型起爆药可选的困境。据统计,在现有已生产定性的20余种单质起爆药中,只有二硝基重氮酚(DDNP)、四氮烯两种起爆药不含金属成分,二硝基苯并氧化呋咱钾(KDNBF)含有轻金属钾。其它起爆药均含汞、铅、钡、镉等有毒金属成分。而DDNP由于极限药量大而仅限于在民爆工程雷管中应用,且合成过程中产生大量废水污染环境。四氮烯仅作为机械感度敏化剂使用,用量仅为配方的5%,不能单独使用。KDNBF由于起爆能力、感度性能、流散性等多方面的缺陷而极少量地应用于动力源火工品的电点火头。随着现代战争环境的恶劣和火工品新起爆技术的发展,现役起爆药难以满足先进火工品技术指标要求。特别是精确打击与速射武器弹药引信火工品、耐高过载火工品、激光、半导体桥、冲击片火工品几乎没有适用性的含能材料可选。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高起爆能力的新型绿色起爆药4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物及其制备方法。该起爆药与DDNP、四氮烯、叠氮化铅等现用起爆药相比,具有制备方法简单、无污染,产品具有无金属、绿色可靠,稳定性佳,起爆能力高等一系列优点。本专利技术是这样实现的:一种绿色环保型起爆药,为化合物4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物,它的结构式为:本专利技术还提供了一种绿色环保型起爆药的制备方法,核心思路是:以3-氨基-4-氰基-吡唑为起始原料,经过关环和硝化两步反应,生成4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物。本专利技术提供的4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物是一种白色至黄绿色的粉末状固体,重结晶析出的纯物质则为白色针状晶体。晶体密度为1.5~1.9g/cm3,经70℃~90℃恒温脱水处理后,室温下实测密度为1.6~2.0g/cm3。流散性较好,不易黏附于玻璃类容器。热分解温度高于150℃,对光、水、汽等均不敏感,太阳直射下长时间未观察到明显颜色变化。性质稳定,与强酸不发生反应。75℃下持续加热48小时,失重0.8%,100℃条件下失重增加,分解2%左右,表观颜色变化明显。与铜(Cu)、铁(Fe)等在环境条件下不反应,与塑料、纸张接触,不发生反应。专利技术物质具有强起爆能力,15MPa~50MPa压力下,于8号雷管压装后得到的样品,小于150mg即可稳定起爆500mg的RDX和PETN,在5mm铅板上形成直径为8~15mm的穿孔。起爆能力约为DDNP的2~3倍。此外,其具有强爆轰能力,密度1.85g/cm3时的计算爆速、爆压与HMX相当,具有强劲的市场发展潜力。本专利技术还提供了所述绿色环保型起爆药的制备方法,其反应式如下:本专利技术提供的一种绿色环保型起爆药的制备方法,具体包括以下步骤:步骤一:合成3-氨基-4-[1H-四氮唑]-1H-吡唑(式(II)化合物)在一定温度下,将3-氨基-4-氰基-吡唑(式(I)化合物)分散于溶剂中,接着分批加入特定的盐(MaXb)、叠氮化物,然后在一定温度下继续反应,再向其中滴加酸,而后过滤,洗涤,将固体干燥,得到白色粉末。所述白色粉末分析测定结果如下:DSC(280℃,50℃-400℃,5℃·min-1);1HNMR(400MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm):12.21(brs,1H,NH),7.80(s,1H,CH),5.95(s,2H,NH2);13CNMR(100MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm):150.87,150.13,135.12,88.70;IR(KBr,γ/cm-1):3434(s);33381(s);3216(s);2936(m);2761(m);2350(m);1623(s);1533(m);1408(m);1264(m),1049(m);751(m);593(m);元素分析C4H4N7(%):实测值(计算值)C31.77(31.79),H3.34(3.33),N64.91(64.88)。步骤二:合成4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物(式(III)化合物)将3-氨基-4-1H-四氮唑-吡唑(式(II)化合物)缓慢加入硝化体系,加完后控制反应体系温度,保持硝化0.5h-48h,接着将反应体系倾入冰中,依次经过滤洗涤、干燥,得到米白色4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物粉末。所述的4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物粉末分析测定结果如下:DSC(160℃,50℃-250℃,5℃·min-1);1HNMR(400MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm):14.51(brs,1H,NH);13CNMR(100MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm):157.95,157.31,148.07,90.03;IR(KBr,γ/cm-1):3414(m);3231(m);2154(s);1600(s);1543(s);1403(s);1384(s);1313(m);1209(m);1131(m);元素分析C4HN9O3(%):实测值(计算值)C21.62(21.53),H0.47(0.45),N56.61(56.50),O21.22(21.51)。更进一步的方案是:步骤一中反应温度可为-20℃~130℃。步骤一中溶剂是DMF、DMSO、THF、乙腈、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、水、异丙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、甘油、丙酮、三乙醇胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯等中的任意一种或合适的两种及多种溶剂的混合物。溶剂体积用量与投料质量比为V(溶剂):m(3-氨基-4-氰基-吡唑=2mL/g~2mL/mg。步骤一中盐的用量(物质的量之比)可以为n(MaXb):n(Ⅰ)=1:1~6:1。盐的组成可以为:M=Fe、Co、Ni、Mn、Zn、Cd、Au、Ag、Cu、Cr、Al、V、NH4、(CH3)2NH2、(CH3)3NH、(CH3CH2)2NH2、(CH3CH2)3NH等,X=F、Cl、Br、I、NO3、SO4、HSO4、CO3、HCO3、HCOO、CH3COO、CF3COO、(COO)2、CH2(COO)2等。所用叠氮化物的量(本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种绿色环保型起爆药,其特征在于:为化合物4‑叠氮基‑5‑硝基‑7H‑吡唑并[3,4‑d][1,2,3]三嗪‑2‑氧化物,它的结构式为:

【技术特征摘要】
1.一种绿色环保型起爆药,其特征在于:为化合物4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物,它的结构式为:2.根据权利要求1所述绿色环保型起爆药,其特征在于:所述的4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物分析测定结果如下:DSC(160℃,50℃-250℃,5℃·min-1);1HNMR(400MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm):14.51(brs,1H,NH);13CNMR(100MHz,DMSO-d6,25℃)δ(ppm):157.95,157.31,148.07,90.03;IR(KBr,γ/cm-1):3414(m);3231(m);2154(s);1600(s);1543(s);1403(s);1384(s);1313(m);1209(m);1131(m);元素分析C4HN9O3(%):实测值(计算值)C21.62(21.53),H0.47(0.45),N56.61(56.50),O21.22(21.51)。3.一种绿色环保型起爆药的制备方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:合成3-氨基-4-[1H-四氮唑]-1H-吡唑在一定温度下,将3-氨基-4-氰基-吡唑分散于溶剂中,接着分批加入特定的盐(MaXb)、叠氮化物,然后在一定温度下继续反应,再向其中滴加酸,而后过滤,洗涤,将固体干燥,得到白色粉末,即3-氨基-4-[1H-四氮唑]-1H-吡唑;步骤二:合成4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物将3-氨基-4-1H-四氮唑-吡唑缓慢加入硝化体系,加完后控制反应体系温度,保持硝化0.5h-48h,接着将反应体系倾入冰中,依次经过滤洗涤、干燥,得到米白色4-叠氮基-5-硝基-7H-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物粉末。4.根据权利要求3所述绿色环保型起爆药的制备方法,其特征在于:步骤一中反应温度为-10℃~130℃。5.根据权利要求3所述绿色环保型起爆药的制备方法,其特征在于:步骤一溶剂是DMF、DMSO、THF、乙腈、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、水、异丙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、甘油、丙酮、三乙醇胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯中的任意一种,溶剂体积用量与3-氨基-4-氰基-吡唑投料质量比为2mL/g~20m...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓沐聪冯永安张庆华
申请(专利权)人:中国工程物理研究院化工材料研究所
类型:发明
国别省市:四川,51

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