[发明专利]四氮唑乙酸铈含能配合物合成方法及其对HMX热分解的促进作用

说明书

本发明涉及铈的含能配合物的制备与应用领域。常温乙腈溶剂中制备了铈的四氮唑乙酸含能配合物，该配合物的组成为：[Ce(tza)(NO₃)₂(H₂O)₃]_n，属于正交晶系，P 2₁ 2₁ 2₁空间群。该配合物对硝酸酯增塑的聚醚推进剂（NEPE）中主要成分奥克托金（HMX）热分解具有明显的促进作用，有望成为此推进剂中潜在的含能燃烧促进剂。

技术领域

本发明涉及铈含能配合物的制备与应用领域，具体来讲，是指铈离子与四氮唑乙酸形成的铈配合物的制备及其应用。

背景技术

推进剂燃烧性能的调节是推进剂应用研究的核心技术之一。燃速压强指数是衡量推进剂燃烧稳定性好坏的重要指标之一，一般要求推进剂具有燃速调节范围宽和压强指数低的燃烧特性。目前，研究人员一般采用添加燃烧促进剂或燃烧催化剂来调节燃速及降低压强指数，其用量少，效果显著，是固体推进剂中重要的功能材料。由于固体推进剂配方的多样性、成分的复杂性及催化剂具有选择性等特点，使得不同的推进剂需要不同的燃烧促进剂/催化剂。含能金属配合物由于本身含能，且在推进剂燃烧过程中能原位产生新鲜的微纳米氧化物，这些氧化物由于具有大的比表面积，所以具有更强的催化作用，从而能使推进剂获得良好的燃烧性能。为此，金属含能配合物及其在推进剂中的应用研究己在国内外受到普遍重视。

已有研究表明：氧化铈可明显净化处理汽车尾气，主要原因是其能催化汽车尾气中氮氧化物和碳氧化物的反应。考虑到汽车尾气成分与硝酸酯增塑的聚醚推进剂（NEPE）燃烧后的产物大致相近，所以铈的氧化物或其配合物的添加预期会提高推进剂的燃烧性能。NEPE推进剂目前存有着压强指数高，燃烧不稳定等弊端。奥克托金（HMX)是NEPE的主要成分，对HMX热分解有促进或催化作用的化合物，对NEPE的燃烧性能预计有明显的影响。为了节约时间和成本，大部分的科学工作者预先找出对HMX热分解有明显促进作用的化合物，然后再探讨其对NEPE推进剂燃烧性能的影响，鉴于以上陈述的原因，本发明合成了铈的含能配合物，并研究了其对HMX热分解的影响。

四唑类化合物由于具有配位能力优良、配位模式多样，结构中含有大量生成焓较高的N=N、C-N键，具有较高的能量，且燃烧产物大多为N₂，不会造成污染。其中四氮唑乙酸含有羧基，可提高推进剂的氧平衡，是一类可合成多种新颖拓扑结构含能配体。硝酸盐是制备含能材料常见的原料，其中硝基是常见的含能基团，氮元素可转化成氮气无污染，因此本发明用四氮唑乙酸与硝酸铈在室温条件下、乙腈溶剂中方便地合成了铈的含能配合物，实验结果表明：其对HMX热分解有明显的促进作用，预计此铈的含能配合物可作为NEPE推进剂中潜在的含能燃烧添加剂。该合成方法具有反应过程温和，且易于工业化的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种铈的四氮唑乙酸含能配合物的合成方法，探讨其对HMX热分解的促进作用。

本发明实现过程如下：称取0.6-1.0 mmol的四氮唑-1-乙酸，溶于10-20mL的乙腈溶液中，向其中滴加10-20mL的0.01 mmolL^-1的Ce(NO₃)₃乙腈溶液，将此混合溶液在常温下搅拌1-2小时过滤，将滤液在常温下静置，2-3天以后，有无色的长方体晶体析出。

本发明还提供了四氮唑乙酸铈对硝酸酯增塑的聚醚推进剂（NEPE）中主要组分奥克托金（HMX）热分解的影响。将合成的含能配合物与HMX按质量比1:19机械混合，进行热重和差示扫描量热测试，研究配合物的热稳定性及对HMX热分解的影响。结果表明：所合成的四氮唑乙酸铈含能配合物热稳定性好，且对HMX的热分解有明显的促进作用，有望成为NEPE推进剂中潜在的燃烧添加剂。

本发明具有以下的优点及效果：