【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含能离子盐，具体涉及一种三硝基间苯三酚含能离子盐及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着科学与军事技术的发展，对于武器弹药的要求也是越来越高。三硝基间苯三酚(tpg)，1,3,5-三羟基-2,4,6-三硝基苯是一种外观呈黄色的有机化合物。它含有三个硝基和三个羟基，密度达到1.924g·cm-3，具有优异的爆轰性能，是一种重要的含能材料。相较于传统的苯环类含能材料如tnt、tatb等，酚羟基的引入可以有效改善母体的氧平衡从而释放更多的能量，另外酚羟基的引入，更有利于氢键的形成，加强弱配位相互作用，提高化合物的稳定性。
2、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(tatb)具有较高的密度，对光、热和外界冲击等作用均不敏感，具有极好的耐热性与机械感度，是广泛应用的猛炸药。为了提高其爆炸性能，对三硝基苯类含能化合物进行了研究，发现合成tatb的中间体三硝基间苯三酚(tpg)具有与tatb类似的生成焓低、供电基多和空间位阻较低等多个特点。另基于三硝基间苯三酚母体的高密度、高含氮氧量，合成的盐也会维持一个较高的能量水平，通过获得tpg的多取代盐，进一步研究了tpg的热分解特性、密度、机械感度和理论爆轰性能，为进一步应用合成新型高能钝感含能材料提供参考。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种三硝基间苯三酚含能离子盐。而三硝基间苯三酚同时具有这两者相似的特点，可以有机的将这两个方面结合起来，合成关于三硝基间苯三酚的含能离子盐。由于三硝基间苯三
2、本专利技术的第二个目的是提供一种三硝基间苯三酚含能离子盐的制备方法，研究三硝基间苯三酚的多取代非金属盐的合成，晶体结构。由于三硝基间苯三酚上具有多个可被质子化的基团，因此控制加入的水合肼的比例，可以得到含有不同价态的含能盐。本研究以间苯三酚为原料，经硝化反应合成出三硝基间苯三酚(tpg)，并获得了tpg的多取代盐，进一步研究了tpg的热分解特性、密度、机械感度和理论爆轰性能，为合成新型高能钝感含能材料提供参考，并且可以进一步尝试应用于固体推进剂中，具有方法简单，生产成本低，且能够适用于大规模生产的特点。由于该含能离子盐的合成反应中几乎没有副产物产生，并且对所合成的产物容易提纯，容易得到纯度较高的产物，因此，该合成方法能够使得所制得的含能离子盐具有产率高的优点，产率达到80％～90％。
3、本专利技术所采用的第一个技术方案是：一种三硝基间苯三酚含能离子盐，所述三硝基间苯三酚含能离子盐的化学分子式的通式为：tpg(m)n，其中tpg为三硝基间苯三酚离子，m为含氮离子，n为个数，n等于1或2。
4、优选的，所述含氮离子包括铵根和肼离子中的一种。
5、优选的，所述三硝基间苯三酚含能离子盐的化学结构式为：
6、
7、其中，cation+为铵根和肼离子中的一种。
8、本专利技术所采用的第二个技术方案是：一种三硝基间苯三酚含能离子盐的制备方法，包括：
9、步骤一：制备第一混合溶液：冰浴条件，将间苯三酚加入浓硫酸中，，0℃搅拌20min，制得第一混合溶液(第一混合溶液的浓度范围为0.8～1.2mol/l)；
10、制备第二混合溶液：冰浴条件，将硝酸铵加入到浓硫酸中，0℃搅拌5min，制得第二混合溶液(第二混合溶液的浓度范围为1.0～2.1mol/l)；
11、步骤二：将所述第二混合溶液滴加入所述第一混合溶液中，控制所述滴加过程体系温度，滴加完成后，室温搅拌，碎冰条件下过滤，冲洗，干燥，得到三硝基间苯三酚；
12、步骤三：取所述三硝基间苯三酚溶于甲醇，搅拌条件下加入含碱溶液，反应，过滤，干燥，制得含能离子盐。
13、优选的，所述步骤二中冲洗条件为使用质量分数为8～10％的稀盐酸冲洗。
14、优选的，步骤二中所述滴加过程体系温度为0～10℃。
15、优选的，步骤二中所述第二混合溶液滴和所述第一混合溶液的摩尔比为2.5:1～3.5:1。
16、优选的，步骤三中所述含碱溶液为氨水或水合肼。
17、优选的，步骤三中所述三硝基间苯三酚与含碱溶液的摩尔比为1：1。
18、优选的，步骤三中所述三硝基间苯三酚与含碱溶液的摩尔比为1：2。
19、上述技术方案的有益效果：
20、(1)本专利技术制备过程中使用的三硝基间苯三酚，分子结构中含有各三个硝基和酚羟基，硝基的存在提高了母体的密度与爆轰性能；酚羟基的引入，进一步提高了化合物的氧含量，更具有多个可被质子化的供电基团；同时三硝基间苯三酚母体环上硝基与酚羟基交错排列的结构，与1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(tatb)的结构形式类似，使得母体具有较好的稳定性。由于三硝基间苯三酚母体的高密度、高含氮氧量和高稳定性，以及含有多个可被质子化的基团，使得三硝基间苯三酚成为含能离子盐的优秀阴离子备选。
21、(2)本专利技术提供的三硝基间苯三酚含能离子盐的合成方法，三硝基间苯三酚的合成是在0-10℃完成，相较于同类实验需要极低温度而言，极大地降低了实验的危险系数：离子盐的合成是在常温常压条件下完成的；将三硝基间苯三酚与含碱溶液直接混合，步骤简单，反应时间短。
22、(3)本专利技术提供的三硝基间苯三酚离子盐的合成方法，由于该含能离子盐的合成反应中几乎没有副产物产生，并且对所合成的产物容易提纯，容易得到纯度较高的产物，因此，该合成方法能够使得所制得的含能离子盐具有产率高的优点，产率达到80％～90％。
23、因此，本专利技术的合成方法，具有方法简单，生产成本低，且能够适用于大规模生产的特点。
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1.一种三硝基间苯三酚含能离子盐，其特征在于，所述三硝基间苯三酚含能离子盐的化学分子式的通式为：TPG(M)n，其中TPG为三硝基间苯三酚离子，M为含氮离子，n为个数，n等于1或2。
2.根据权利要求1所述的三硝基间苯三酚含能离子盐，其特征在于，所述含氮离子包括铵根和肼离子中的一种。
3.根据权利要求1所述的三硝基间苯三酚含能离子盐，其特征在于，所述三硝基间苯三酚含能离子盐的化学结构式为：
4.一种如权利要求1～3任一项所述三硝基间苯三酚含能离子盐的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的三硝基间苯三酚含能离子盐制备方法，其特征在于，所述步骤二中冲洗条件为使用质量分数为8～10％的稀盐酸冲洗。
6.根据权利要求4所述的三硝基间苯三酚含能离子盐制备方法，其特征在于，步骤二中所述滴加过程体系温度为0～10℃。
7.根据权利要求4所述的三硝基间苯三酚含能离子盐制备方法，其特征在于，步骤二中所述第二混合溶液和所述第一混合溶液的摩尔比为2.5:1～3.5:1。
8.根据权利要求4所述的三硝基间
9.根据权利要求4所述的三硝基间苯三酚含能离子盐制备方法，其特征在于，步骤三中所述三硝基间苯三酚与含碱溶液的摩尔比为1：1。
10.根据权利要求4所述的三硝基间苯三酚含能离子盐制备方法，其特征在于，步骤三中所述三硝基间苯三酚与含碱溶液的摩尔比为1：2。
...【技术特征摘要】
1.一种三硝基间苯三酚含能离子盐，其特征在于，所述三硝基间苯三酚含能离子盐的化学分子式的通式为：tpg(m)n，其中tpg为三硝基间苯三酚离子，m为含氮离子，n为个数，n等于1或2。
2.根据权利要求1所述的三硝基间苯三酚含能离子盐，其特征在于，所述含氮离子包括铵根和肼离子中的一种。
3.根据权利要求1所述的三硝基间苯三酚含能离子盐，其特征在于，所述三硝基间苯三酚含能离子盐的化学结构式为：
4.一种如权利要求1～3任一项所述三硝基间苯三酚含能离子盐的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的三硝基间苯三酚含能离子盐制备方法，其特征在于，所述步骤二中冲洗条件为使用质量分数为8～10％的稀盐酸冲洗。
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，周鹏，贾方娜，冯勇，侯斌，牟国柱，曹满山，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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