面向过氧化氢-自燃离子液体的点火促进剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种面向过氧化氢

【技术实现步骤摘要】
面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]推进剂是材料科学中一类重要的功能材料。在空间推进系统中，推进剂用于产生气体，该气体可直接通过喷嘴，从而产生推力。推进剂是当今太空领域的一个关键问题，已经成为研究人员不断改进和发展的热点。
[0003]火箭推进剂可根据其组成分为单组分、双组分和多组分推进剂。在推进剂系统中，最常见的双组元推进剂由燃料（或还原剂）和氧化剂组成。目前，推进剂燃料的选择主要依赖联氨及其甲基化衍生物、肼和肼衍生物（如偏二甲基肼），但它们毒性极高，易挥发，对绝热压缩非常敏感（爆炸风险），因此难以处理，还增加了处理和储存成本。在这种背景下，为了满足发展绿色空间科学的需求，寻找既环保又具有与联氨衍生物相当性能的替代推进剂燃料已成为一项迫在眉睫的任务。
[0004]自燃离子液体凭借其低蒸气压、高密度、高比冲等优点被广泛认为是肼类燃料的绿色替代物。同时，火箭级过氧化氢具有分解产物绿色环保的优点，被公认为是绿色环保氧化剂。然而，目前己知的自燃离子液体同火箭级过氧化氢之间并不具有自发点火行为或存在点火延迟时间过长的问题，不能满足航天航空发动机要求。因此，探索实现过氧化氢
‑
自燃离子液体自点火行为的途径具有重大的现实意义。

技术实现思路

[0005]为解决现有自燃离子液体和火箭级过氧化氢很难自发点火的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于过氧化氢
‑
自燃离子液体自点火的促进剂。该促进剂为一种盐，由碘代阳离子和富碘阴离子组成，具有良好的稳定性和较高的分解温度。在离子液体中具有良好的溶解性，和离子液体之间具有良好的相容性。添加本专利技术的促进剂后，可以实现过氧化氢
‑
自燃离子液体的快速自点火行为，点火延迟时间小于150ms。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂的制备方法，它是一种盐，其结构式为：其中R为I
‑
或I3‑
。
[0007]本专利技术还提供了上述面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂的制备方法，包括如下步骤：促进剂合成路线如下：
；步骤a：1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐的制备在室温条件下，将4，5
‑
二碘咪唑、碳酸钾和碘甲烷按比例加入反应瓶，加入溶剂乙腈，加入完毕后将反应混合物升温，使用油浴和搅拌设备进行回流反应，反应完成后分为两相，上层为透明液体，下层为白色固体沉淀。用乙酸乙酯和水过滤和洗涤目标产物沉淀，然后真空干燥，得到1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐；步骤b：1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐的制备在室温条件下，将1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐和碘甲烷按比例加入反应瓶，加入溶剂N,N
‑
二甲基甲酰胺，加入完毕后将反应混合物升温，使用油浴和搅拌设备进行回流反应，反应完成后分为两相，上层为透明液体，下层为白色固体沉淀。用乙醇和乙醚过滤和洗涤目标产物沉淀，然后真空干燥，得到1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐；步骤c：1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑三碘盐的制备在室温条件下，将碘单质溶解在丙酮中，加入1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐，加入完毕后将反应混合物升温，使用油浴和搅拌设备进行回流反应，反应后采用旋转蒸发的方式除去体系中的溶剂丙酮，然后真空干燥，得到1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑三碘盐。
[0008]进一步，在步骤a中，4，5
‑
二碘咪唑和碳酸钾的摩尔比为1:（2~2.2）；4，5
‑
二碘咪唑和碘甲烷的摩尔比为1:（2~3）；反应中每毫摩尔4，5
‑
二碘咪唑使用的溶剂乙腈的量为5mL。
[0009]进一步，在步骤a中，加入4，5
‑
二碘咪唑和碳酸钾后，先在30℃下反应4h，再在氮气气氛下加入碘甲烷，并继续在30℃保持48
‑
72小时。
[0010]进一步，在步骤b中，1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐和碘甲烷的摩尔比为1:（2~3）；反应中每毫摩尔1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐使用的溶剂N,N
‑
二甲基甲酰胺的量为6mL。
[0011]进一步，在步骤b中，加入1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐后，在氮气气氛下加入碘甲烷，将反应混合物升温至50℃并保持18
‑
24小时。
[0012]进一步，在步骤c中，1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐和碘单质的摩尔比为1:1；反应中每毫摩尔1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐使用的溶剂丙酮的量为60~80mL。
[0013]进一步，在步骤c中，加入1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐后，将反应混合物升温至25℃并保持8
‑
10小时。
[0014]本专利技术所述的面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂在双组分推进剂中的应用，该点火促进剂在双组分推进剂的燃料即自燃离子液体中的质量分数为0.75~3%，所述的火箭级过氧化氢的质量浓度为大于90%，所述的自燃离子液体包括1
‑
甲基咪唑硼烷MIMB、氰基硼氢化1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑[BMIM
+
][BH3CN
‑
]。
[0015]本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：1、本专利技术针对现有自燃离子液体和火箭级过氧化氢之间的自点火行为存在的点火困难、点火延迟时间过长问题，专利技术了一种促进自燃离子液体和火箭级过氧化氢快速自点火的促进剂。可以显著提高过氧化氢
‑
自燃离子液体双组分燃料推进剂系统中燃料的燃烧性能。
[0016]2、本专利技术的促进剂在自燃离子液体中的添加量在1.67%左右时，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂，其特征在于：所述点火促进剂的结构式为：其中R为I
‑
或I3‑
。2.根据权利要求1所述的面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤a：1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐的制备在室温条件下，将4，5
‑
二碘咪唑、碳酸钾和碘甲烷按比例加入反应瓶，加入溶剂乙腈，加入完毕后将反应混合物升温，使用油浴和搅拌设备进行回流反应，反应完成后分为两相，上层为透明液体，下层为白色固体沉淀，用乙酸乙酯和水过滤和洗涤目标产物沉淀，然后真空干燥，得到1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐；步骤b：1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐的制备在室温条件下，将1
‑
甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐和碘甲烷按比例加入反应瓶，加入溶剂N,N
‑
二甲基甲酰胺，加入完毕后将反应混合物升温，使用油浴和搅拌设备进行回流反应，反应完成后分为两相，上层为透明液体，下层为白色固体沉淀，用乙醇和乙醚过滤和洗涤目标产物沉淀，然后真空干燥，得到1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐；步骤c：1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑三碘盐的制备在室温条件下，将碘单质溶解在丙酮中，加入1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑碘盐，加入完毕后将反应混合物升温，使用油浴和搅拌设备进行回流反应，反应后采用旋转蒸发的方式除去体系中的溶剂丙酮，然后真空干燥，得到1，3
‑
二甲基
‑
4，5
‑
二碘咪唑三碘盐。3.根据权利要求2所述的面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，4，5
‑
二碘咪唑和碳酸钾的摩尔比为1:（2~2.2）；4，5
‑
二碘咪唑和碘甲烷的摩尔比为1:（2~3）；反应中每毫摩尔4，5
‑
二碘咪唑使用的溶剂乙腈的量为5mL。4.根据权利要求2所述的面向过氧化氢
‑
自燃离子液体的点火促进剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙，李越，张延强，贾永高，白金虎，姚远，焦念明，
申请(专利权)人：郑州中科新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：