一种全氘代1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种全氘代1,1

【技术实现步骤摘要】
一种全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及氘代含能材料
，具体涉及一种全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯及其制备方法。

技术介绍

[0002]1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯是1998年成功合成的一种新型的高能钝感炸药，其爆压(34.6GPa)和爆速(8870m/s)等能量均与黑索金相近，而摩擦感度以及冲击波感度均低于黑索金，是一种受到了人们广泛关注的新型含能材料。然而，1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯的分子稳定性较低，导致其感度较高。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯及其制备方法和应用，本专利技术提供的全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯的感度低，稳定性好，爆速高，爆轰性能优异。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯，具有式I所示的结构：
[0006][0007]本专利技术提供了上述技术方案所述全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将氘代2
‑
甲基咪唑、氘代硝酸和磷酸酐第一混合，进行取代反应，得到全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
‑
4,5
‑
咪唑烷二酮；所述第一混合的温度温度≤5℃；
[0009]将所述全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
‑
4,5
‑
咪唑烷二酮溶解后与氘代酸溶液第二混合，进行复分解反应，得到全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯。
[0010]优选地，所述氘代硝酸的浓度为90～98wt％；氘代2
‑
甲基咪唑与氘代硝酸的摩尔比为1：(16～20)。
[0011]优选地，所述磷酸酐与氘代硝酸的摩尔比为1：(8～12)。
[0012]优选地，所述第一混合为：将磷酸酐置于低温环境中，向磷酸酐中滴加氘代硝酸，搅拌至磷酸酐完全溶解，然后分批加入氘代2
‑
甲基咪唑；
[0013]所述低温环境的温度为
‑
10～
‑
5℃；
[0014]所述滴加的速率为1～5mL/min；
[0015]所述搅拌的速度为150～300rpm。
[0016]优选地，所述取代反应的温度为25～30℃，时间为30～60min。
[0017]优选地，所述溶解的溶剂包括水和醇中的一种或几种；所述醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇和丙三醇中的一种或几种；
[0018]所述全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
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4,5
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咪唑烷二酮与溶剂的质量比为1：(2～5)。
[0019]优选地，所述全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
‑
4,5
‑
咪唑烷二酮与氘代酸溶液中氘代酸的摩尔比为(2～5)：1；
[0020]所述氘代酸溶液包括氯化氘溶液、氘代高氯酸溶液或氘代硼酸溶液；所述氯化氘溶液的质量浓度为12～17％；所述氘代高氯酸溶液的质量浓度为20～25％；所述氘代硼酸溶液的质量浓度为45～52％；
[0021]所述氘代酸溶液的加入方式为滴加，所述滴加的速度为0.3～3mL/min，滴加时间为1～3h。
[0022]优选地，所述复分解反应的时间为30～60min。
[0023]本专利技术提供了上述技术方案所述的全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
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二硝基乙烯或上述技术方案所述制备方法制得的全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
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二硝基乙烯在国防工业中的应用。
[0024]本专利技术提供了一种全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯，具有式I所示的结构。氘原子与氢原子相比多携带一个中子，氘与碳形成的碳
‑
氘键与碳
‑
氢键相比，前者的零点能较低，然而它们的过渡态活化能相近，这就导致碳
‑
氘键比碳
‑
氢键的振动频率更低，碳
‑
氘键更加稳定，因此全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯的稳定性更高，其摩擦感度、热感度和撞击感度更低，其应用范围更广。而且，与普通1,1
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二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯相比，全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
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二硝基乙烯的晶体密度更高，且使用氘原子替代氢原子可以避免1,1
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二氨基
‑
2,2
‑
二硝基乙烯中氢原子对中子衍射信噪比的影响，因此全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
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二硝基乙烯的爆速显著提高，爆轰性能更优。本专利技术提供的全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
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二硝基乙烯作为高能低感炸药在国防工业具有重大的应用价值和重要的研究意义。
[0025]本专利技术提供了上述技术方案所述全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
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二硝基乙烯的制备方法，包括以下步骤：将氘代2
‑
甲基咪唑、氘代硝酸和磷酸酐第一混合，进行取代反应，得到全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
‑
4,5
‑
咪唑烷二酮；所述第一混合的温度温度≤5℃；将所述全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
‑
4,5
‑
咪唑烷二酮溶解后与氘代酸溶液第二混合，进行复分解反应，得到全氘代1,1
‑
二氨基
‑
2,2
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二硝基乙烯。本专利技术提供的制备方法，氘代2
‑
甲基咪唑、氘代硝酸和磷酸酐发生的取代反应为放热反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全氘代1,1
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二氨基
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2,2
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二硝基乙烯，具有式I所示的结构：2.权利要求1所述的全氘代1,1
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二氨基
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2,2
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二硝基乙烯的制备方法，包括以下步骤：将氘代2
‑
甲基咪唑、氘代硝酸和磷酸酐第一混合，进行取代反应，得到全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
‑
4,5
‑
咪唑烷二酮；所述第一混合的温度温度≤5℃；将所述全氘代2
‑
(二硝基亚甲基)
‑
4,5
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咪唑烷二酮溶解后与氘代酸溶液第二混合，进行复分解反应，得到全氘代1,1
‑
二氨基
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2,2
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二硝基乙烯。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氘代硝酸的浓度为90～98wt％；氘代2
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甲基咪唑与氘代硝酸的摩尔比为1：(16～20)。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸酐与氘代硝酸的摩尔比为1：(8～12)。5.根据权利要求2～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合为：将磷酸酐置于低温环境中，向磷酸酐中滴加氘代硝酸，搅拌至磷酸酐完全溶解，然后分批加入氘代2
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甲基咪唑；所述低温环境的温度为
‑
10～
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉平，方祝青，韩佳，
申请(专利权)人：理道新材北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：