[发明专利]1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于有机合成、含能材料和表面活性剂合成领域，具体涉及系列含能表面活性剂1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐化合物及其合成方法。

背景技术

含能三唑盐类化合物是一类高含氮含能材料，此类化合物具有密度高，熔点低，热稳定性好，挥发性低，分解产物对环境友好等特点，广泛应用于高能钝感炸药、低感度推进剂、无烟焰火等含能材料领域研究。在高温混合炸药中经常加入表面活性剂提高其物化性能、分散性能等，但普通表面活性的加入，又不可避免地影响了高能混合炸药的整体能量，因此，如何使表面活性剂的加入不影响或对含能材料的能量影响比较小成为研究的热点。1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑既具有含能材料的特征，又具有表面活性剂的结构，因此从从结构上看，1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐属于一类含能的表面活性剂。1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐是在含能基团的基础上引入了一个长碳链烷基，从而使得产物又具有了表面活性剂的特性，并且该烷基的引入降低了1-氨基-1,2,3-三唑的含氮量，使得其机械感度降低，既提高了炸药的安全性，也使得其应用范围拓宽 。因此，它在含能材料与表面活性剂领域必将得到很好的发展。1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐的合成过程均在无溶剂或水为溶剂的条件下进行，成本较低，对环境污染小，满足环境经济双重发展的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含能表面活性剂1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐及其合成方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐，其结构式为：

式中R基独自选自-C₁₀H₂₁﹑-C₁₂H₂₅﹑-C₁₄H₂₉或-C₁₆H₃₃。

本发明同时提供一种1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐的合成方法，包括以下步骤：

第一步，取代反应：在反应器中加入水，再加入1-氨基-1,2,3,-三唑和相转移催化剂，升温后滴加烷基化试剂反应，其中烷基化试剂为溴代正癸烷、溴代十二烷、溴代十四烷或溴代十六烷中的一种；

第二步，复分解反应：在反应器中加入水，将硝酸银和第一步的反应产物1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑溴化盐加入反应器中反应制得目标产物。

第一步中所述的1-氨基-1,2,3,-三唑通过在反应器中加入水后再加入乙二醛双腙和30wt%的双氧水，在10~30℃温度下反应制得。 

第一步中所述的1-氨基-1,2,3,-三唑和烷基化试剂的摩尔比为1:1~1:2，所述的相转移催化剂为四丁基氯化铵或四丁基硫酸氢铵；所述的反应温度为60~80℃，反应时间为30~40h；所述的1-氨基-1,2,3,-三唑与水的质量比为1:(30-50)；所述的相转移催化剂与烷基化试剂的质量比为1:(0.03-0.05)。

第二步中所述的硝酸银与1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑溴化盐的摩尔比为1:1；所述的反应时间大于20min；所述的1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑溴化盐与水的质量比为1:(10-15)。

其反应历程如下：

缩合反应：；

环化反应：；

取代反应：；

复分解反应：。

上述反应式中R为-C₁₀H₂₁﹑-C₁₂H₂₅﹑-C₁₄H₂₉或-C₁₆H₃₃。

本发明的有益效果：本发明的产品1-氨基-3-烷基-1,2,3-三唑硝酸盐既具有含能的特性又具有表面活性剂的特性，所以可以作为含能表面活性剂，在混合炸药中加入含能表面活性剂提高其物化性能、分散性能等，对混合炸药的整体能量影响比较小。本发明的合成步骤均在无溶剂或是水为溶剂的条件下进行，成本较低，对环境污染小，满足环境经济双重发展的需要。

附图说明

图1为本发明中实施例1和实施例2中的目标产物1-氨基-3-正癸烷基-1,2,3-三唑硝酸盐的质谱图（其中a为1-氨基-3-正癸烷基-1,2,3-三唑硝酸盐阳离子质谱图，b为1-氨基-3-正癸烷基-1,2,3-三唑硝酸盐阴离子质谱图）。