[发明专利]一种双（四唑）硼酸离子液体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种双(四唑)硼酸离子液体及其制备方法，属于有机合成和自燃液体推进剂领域。本发明是利用双(四唑)硼酸钠与相应的咪唑、吡咯烷或吡啶卤代盐在有机溶剂中发生复分解反应制备双(四唑)硼酸离子液体的；而且，所述双(四唑)硼酸离子液体具有很高的氮含量、正的生成焓、高密度、宽的液体范围、较低的粘度、良好的热稳定性以及可接受的点火延时，在自燃液体推进剂领域具有潜在的应用价值。本发明还提供了一种安全的双(四唑)硼酸钠制备方法，该方法通过加入有机溶剂，稳定控制体系温度，同时降低搅拌过程的危险性。

技术领域

本发明涉及一种双(四唑)硼酸离子液体及其制备方法，属于有机合成和自燃液体推进剂领域。

背景技术

推进剂是能够有规律地燃烧释放出能量和产生气体来推送火箭和导弹的火药。液体推进剂分为单元推进剂和双元推进剂。单元推进剂是一种不需要添加另外的组分成分就可以释放热化学能的物质。双元推进剂燃料和氧化剂分开储存，只在燃烧室混合。双元推进剂可分为非自燃型和自燃型。自燃型双元推进剂燃料和氧化剂可以发生自燃反应，免去了点火装置，可以根据需要随时控制燃烧开始和终止。传统自燃型双元推进剂燃料一般为肼及其衍生物。但肼类化合物具有剧毒，致癌，且易挥发，一旦泄露会造成严重的人员伤害和环境污染。因此，开发新的新的绿色的自燃推进剂一直是液体推进剂领域的重点之一。

与传统的肼类衍生物燃料(剧毒、强致癌、高挥发性)相比，含能离子液体作为推进剂燃料更加绿色环保(常温常压下几乎无蒸汽压)。离子液体本身具有的不挥发性和低毒性特点使其作为推进剂燃料非常安全，便于运输、存储和实际操作，部分含能离子液体，特别是最近研究十分活跃的含硼氢键的自燃型离子液体，在熔点、热稳定性、点火延迟等方面基本达到人们的期望(Zhang Q,et a1.Dicyanoborate-based ionic liquids ashypergolic Fluids[J].Angewandte Chemie International Edition,2011,50,935–937；Gao H,et a1.Borohydride ionic liquids and borane/ionic-liquid solutions ashypergolic fuels with superior low ignition-delay times[J].Angewandte ChemieInternational Edition,2014,53,2969 –2972)。然而，由于大多数可自燃离子液体碳含量较高，在密度、能量以及比冲方面距离实际工程应用要求仍有差距。此外，理想的液体推进剂燃料除了满足上述特性外，较低的粘度、较高的安全性、以及对水和空气稳定等也是重要的因素。

双(四唑)硼酸盐的合成已有报道。通常通过粉末状1H-四唑和硼氢化钠或者硼氢化钾，在搅拌下可以得到高收率的双(四唑)硼酸钠盐或者钾盐(Lu D.et al.Complexes ofthe[K(18-Crown-6)]⁺fragment with bis(tetrazolyl)borate ligands: unexpectedboron-nitrogen bond isomerism and associated enforcement of κ³-N,N',H-LigandChelation.Inorg.Chem.2010,49,5795-5797)，但是四唑粉末制备过程有一定危险性，粉末搅拌也会有潜在的爆炸危险。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种安全的双(四唑)硼酸钠制备方法，该方法通过加入有机溶剂，稳定控制体系温度，同时降低搅拌过程的危险性；目的之二在于提供一种双(四唑)硼酸离子液体，该离子液体具有很高的氮含量、正的生成焓、高密度、宽的液体范围、较低的粘度、良好的热稳定性以及可接受的点火延时，在自燃液体推进剂领域具有潜在的应用价值；目的之三在于提供一种利用双(四唑)硼酸钠与相应的咪唑、吡咯烷或吡啶卤代盐在有机溶剂中发生复分解反应制备双(四唑)硼酸离子液体的方法，所述方法简单、高效、温和。