[发明专利]一种1,3‑二氨基胍‑2,4,5‑三硝基咪唑盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机含能材料技术领域，具体涉及一种1,3-二氨基胍-2,4,5-三硝基咪唑盐及其制备方法。

背景技术

低熔点含能材料，即载体炸药，是熔铸炸药重要的一部分，其安全性能、物化性能、能量性能对熔铸混合炸药的综合性能会产生很大影响。

目前，高能、钝感、稳定、无毒害几乎成为每一种含能材料所追求的目标，当然熔铸炸药载体也不例外。

熔铸炸药是指能以熔融状态进行铸装的混合炸药，以TNT 为基的熔铸炸药已广泛应用于工业炸药和军用炸药中。但是在TNT 精制过程中会产生“红水”，“红水”的成分十分复杂，除含有主要成分二硝基甲苯磺酸盐外，还含有硝基苯类等其他杂质。“红水”的毒性很大，且处理困难，目前企业多采用浓缩焚烧法进行处理，但是此方法处理成本高，且会产生大量废渣和废气，给环境带来危害。此外，TNT 基熔铸炸药在装药过程中会出现渗油现象，这使得弹药的敏感度、安全性都受到影响。

发明内容

本发明为了解决现有技术中TNT基熔铸炸药在使用过程中对环境带来危害的问题，提供一种高能、钝感、稳定、无毒害的可替代传统TNT的熔铸炸药载体的1,3-二氨基胍-2,4,5-三硝基咪唑盐及其制备方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种1,3-二氨基胍-2,4,5-三硝基咪唑盐的结构式如式Ⅰ所示，

，式Ⅰ。

一种1,3-二氨基胍-2,4,5-三硝基咪唑盐的制备方法，包括如下步骤：

第一步，1,3-二氨基胍盐酸盐的制备

（1）分别称取盐酸胍和蒸馏水于烧杯中，搅拌直到盐酸胍充分溶解，然后将配好的盐酸胍溶液加入到三口瓶中，随后加入氯苯，加完氯苯后，滴加水合肼，滴加完毕后，将三口瓶置于水浴锅中，25℃下恒温反应10~12h，取出反应液，滴加盐酸调节pH到2.5，静置分液，上层是水层，下层是含氯苯的油层，取上层水层液体，用旋转蒸发仪将其浓缩到水层中有微量析出物，得到浓缩液，备用；

（2）另取一只三口瓶，向其中加入无水乙醇，在搅拌的情况下滴加上述所制备的全部浓缩液，待浓缩液滴加完毕后有结晶析出，静置半小时，抽滤，得到白色晶体，将其用蒸馏水连续洗涤三次，烘干得到1,3-二氨基胍盐酸盐白色晶体；

第二步，4-硝基咪唑（4-NI）的合成

（1）硝硫混酸的配制: 10~20℃下，依次向烧杯中加入发烟硫酸和滴加发烟硝酸；

（2）在室温条件下，依次将发烟硫酸和咪唑缓慢加入到三口烧瓶中，开启搅拌反应30~60min，随后将温度设定为60~70℃，到达相应温度后，滴加上述配制好的全部硝硫混酸，反应1~3h， 反应结束后，将反应液倒入冰水中，搅拌至融化，然后将该混合液加热至100~120℃，反应1~3h，冷却，抽滤，烘干得到4-NI；

第三步，1,4-二硝基咪唑(1,4-DNI)的合成

在室温下开启搅拌，分别将冰乙酸和4-硝基咪唑依次投入到三口烧瓶中，然后同样依次分别滴加发烟硝酸和乙酸酐，滴加完毕后，将三口瓶置于恒温水浴锅中，将温度设定于 25~30℃，回流反应5~7h，反应结束后，将反应液倒入盛有冰水的烧杯中，待冰完全融化后，析出白色粉末，抽滤，烘干后得1,4-DNI，另外将得到的滤液用萃取剂1萃取，旋蒸，干燥得到固体1,4-DNI；

第四步，2,4-二硝基咪唑（2,4-DNI）的合成

带搅拌的三口烧瓶放置于油浴锅中固定，加入氯苯，升温到80~90℃，然后向三口瓶中加入第三步制备的1,4-DNI，烧瓶中的1,4-DNI完全溶解后，将温度设定至110~130℃，并在该温度下回流反应4~6h，反应结束后，冷却半小时，抽滤并干燥得到淡黄色的2,4-DNI；

第五步，2,4,5-三硝基咪唑钾盐（TNIK）的合成

室温下，依次将发烟硝酸和2,4-DNI加入三口烧瓶中，升温至80~90℃，在搅拌下反应30~60min，然后将三口烧瓶置于10~20℃下，待温度稳定后，再向反应液中添加浓硫酸，加料完毕后将温度设定至110~120℃，回流反应2~4h，反应结束后，将反应液倒入盛有冰水的烧杯中，用饱和NaHCO₃溶液调节pH值至0.5-1，然后用萃取剂2萃取，得到萃取溶液，用旋转蒸发仪将萃取溶液浓缩至50mL，然后在晃动下滴加KCl-K₂CO₃溶液(摩尔比1:1) ，静置半小时后，抽滤并干燥得到TNIK固体粉末；

第六步，1,3-二氨基胍-2,4,5-三硝基咪唑含能盐(DAGAT)的制备