[发明专利]含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物及其制备方法

说明书

本发明属于化合物制备技术领域，公开一种含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物，其结构通式如I所示，其制备方法包括以下步骤：在冰水浴磁力搅拌下，将含氧桥连杯芳烃I、硝酸盐或硝酸加入到浓硫酸中；再将反应液升温至65℃或保持室温，搅拌，反应12~36小时；反应完毕后冷却，然后将反应液倾入冰水混合物中，经过滤、洗涤、干燥得到如式I~III所示的含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物。本发明含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物相比常用耐热炸药，如TACOT和PYX，具有更好的爆轰性能，不溶于水，对环境友好，潜在的产业化价值更高，对新型耐热炸药的研究具有重大意义；其制备方法中所需设备简单，简单易行，产率较高。

技术领域

本发明属于化合物制备技术领域，具体涉及一种含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物及其制备方法。

背景技术

精确打击、高效毁伤能力和高生存能力是现代武器追求的目标，要实现这些目标，作为武器能量载体的高能量密度材料(HEDM)必须满足高能量、高密度、低易损性、环境适应性和高热稳定性的要求。近年来，随着宇宙航行事业及石油天然气等地下资源开采的发展，越来越迫切需要一类能耐高压(或低压)、耐高温的炸药，简称耐热炸药。耐热炸药是指经受长时间的高温环境后仍能保持适当的机械感度且可靠起爆的一类炸药，这类炸药除具有普通炸药所拥有的爆轰性能外，通常还需具有较高的熔点和较高的热分解温度(超过250℃)。耐热炸药的研究最早是为了满足军事和宇航等方面的需求(如需要经受高温环境的宇宙飞行器、飞船的各级分离等)，现今，耐热炸药最主要的用途是用于油气井射孔弹的爆破器材中，它被划分为耐热单质炸药和耐热混合炸药。同时，按所耐受温度的不同，将耐热炸药划分为耐高温炸药(热分解温度在250℃以上和300℃以下的含能化合物)和耐超高温度炸药(热分解温度超过300℃以上的含能化合物)。耐热单质炸药可用于装填耐热雷管和耐热导爆索中，更重要的是，它可作为耐热混合炸药的基础组分，如获得广泛应用的是石油技术中的射孔弹装药等；另一方面，着力发展一些新的耐热单质炸药是为了满足宇宙航行的特种需要，因为火箭、导弹及航天飞机在速度上的发展，特别是空间武器的出现，对炸药提出了热安定性的要求。宇宙飞船在飞行过程中由于会受到空气动力学效应以及空间和月球真空环境等的影响，因而宇宙飞行器在进入空间和返回地球前均需加热以消毒灭菌，但常规炸药(如黑索今)长期在高温或低压下不够稳定，甚至在空气动力效应下易于蒸发，不能满足上述要求。因而，近年来，一些国家既注重研究如何提高现已开发的炸药如黑索金、奥克托金等的热安定性，又着力发展一些新的耐超高温的耐热炸药以满足宇宙航行等方面的特种需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物，热稳定性能非常好，可以作为高热稳定的耐热炸药，运用于深油井或空间探测等特殊领域。

本发明的另一目的在于提供一种含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物的制备方法，所用原料安全，所需设备简单，制备方法简单易行，产率较高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物，其结构通式如式I所示：

其中R₁选自氢原子或卤素，R₂选自氢原子、卤素或羟基，R₃选自氢原子、卤素、羟基或甲氧基。

本发明还提供一种含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物，其结构式如式II所示：

本发明还提供一种含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物，其结构式如式III所示：

本发明还提供一种上述含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物的制备方法，包括以下步骤：在冰水浴磁力搅拌下，将含氧桥连杯芳烃I、硝酸盐或硝酸加入到浓硫酸中；再将反应液升温至65℃或保持室温，搅拌，反应完毕后冷却；然后将反应液倾入冰水混合物中，经过滤、洗涤、干燥得到如式I～III所示的含氧桥连杯芳烃类耐热含能化合物；