[发明专利]4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐及其制备方法，该铅盐可作为含能燃烧催化剂调节固体推进剂燃烧性能。

背景技术

在改善双基推进剂或改性双基推进剂配方燃烧性能方面，当前常用的方法是通过加入一些金属盐作为燃烧催化剂，来调节推进剂的燃速和压力指数，添加量一般为质量分数的1%-5%。但现有应用的金属盐催化剂的有机基体结构中一般都不含有硝基、叠氮基、硝酸酯基等含能基团，将这些化合物加入到固体推进剂配方中虽然能起到调节燃烧性能的作用，但使固体推进剂的能量水平有所降低。为了进一步提高推进剂能量水平，国内外开展了含能燃烧催化剂的研究，将含能燃烧催化剂加入到推进剂中既能很好调节燃烧性能，又能尽量减小由于添加燃烧催化剂带来的推进剂能量水平降低的不足。

4-氨基-3,5-二硝基吡唑(LLM-116)是美国2001年报道的最新的高能炸药，密度为1.90g/cm³，熔点175-178℃，计算爆速8490m/s，撞击感度H₅₀167.5cm，摩擦感度10%，对电火花不敏感。其能量是TATB的1.38倍，HMX的90%，与RDX相当，而感度远低于HMX和RDX。

本发明利用LLM-116吡唑环上N的氢有一定的酸性，将其制备成金属盐，有望作为含能燃烧催化剂应用于双基和改性双基推进剂，调节其燃烧性能。但是，制成金属盐后能否保持较低的感度，催化性能是否优秀，以及与推进剂组分相容性问题并未可知。发明人通过大量实验，包括金属元素的筛选和感度、催化燃烧性能的测试证明了4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐可作为含能燃烧催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种感度低、热稳定性好、与推进剂组分相容的4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐化合物及其制备方法。

本发明的另一目的是提供上述4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐作为含能燃烧催化剂在调节固体推进剂燃烧性能方面的应用。

本发明的实现过程如下：

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上述4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐的制备方法：将4-氨基-3,5-二硝基吡唑加水加热至35～45℃，用碱调节pH至8～10，然后加入可溶性铅盐，逐渐有黄色固体析出，再升温至55～75℃反应，冷却、过滤、洗涤即可；可溶性铅盐为硝酸铅、醋酸铅；4-氨基-3,5-二硝基吡唑与铅盐的摩尔比为2:1；碱为有机或无机碱，如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺。

上述反应方程式如下：

合成的4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐用于固体推进剂中调节燃烧性能。

本发明优点与积极效果：（1）4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐热稳定性好、能量高、感度低，满足固体推进剂配方使用要求，与固体推进剂配方中其他组分相容性良好，对推进剂安定性无不良影响。（2）本发明合成方法简便、收率高。（3）4-氨基-3,5-二硝基吡唑铅盐分子结构中含有较多能量基团，加入到固体推进剂配方中能调节燃烧性能，使推进剂在压强范围(6MPa-12MPa)内燃速压力指数低。

具体实施方式

实施例1  铅盐的制备

在装有搅拌、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计的100ml四口反应瓶中，温度为25℃时，将0.5g(2.89mmol)的4-氨基-3,5-二硝基吡唑加入30ml水中，搅拌下加热至40℃，用0.12g(3.00mmol)的氢氧化钠调节pH=9，保温1h，然后加入0.57g(1.45mmol)的硝酸铅，逐渐有黄色固体析出，再升温至60℃，保温2h，停止反应，冷却，过滤，用去离子水充分洗涤。得黄色粉末产物0.76g，收率：97.4%。熔点（DSC）：321.2℃(dec.)

IR(KBr,υ,cm^-1): 572,1377(-NO₂),3445,3344,953(-NH₂),1641,1445,833,757

¹H NMR(DMSO-d₆,δ,ppm): 6.64(s,4H, 2NH₂)

¹³C NMR(DMSO,ppm): 131.74(s,4-C), 143.55(d,3-C,5-C)

元素分析C₆H₄N₁₀O₈Pb(%)：理论值: C 13.07,H 0.73,N 25.41，实测值: C 12.95,H 0.76, N 25.62