[发明专利]一种热稳定性优异的钝感高能含能化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热稳定性优异的钝感高能含能化合物，其结构式如(I)所示：(I)。还公开了热稳定性优异的钝感高能含能化合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将3,6‑二硝基吡唑[4,3‑c]并吡唑与氢氧化钾在甲醇中反应，得到1H,4H‑3,6‑二硝基吡唑[4,3‑c]并吡唑钾盐；步骤2：将1H,4H‑3,6‑二硝基吡唑[4,3‑c]并吡唑钾盐与叠氮化氰反应，然后酸化，得到3,6‑二硝基‑1,4‑二[1H‑四唑‑基]‑吡唑[4,3‑c]并吡唑。经表征3,6‑二硝基‑1,4‑二[1H‑四唑‑基]‑吡唑[4,3‑c]并吡唑的热分解温度高达281℃，远高于RDX和FOX‑7；实测撞击感度15J，摩擦感度192N，即其感度优于RDX；爆轰性能(计算爆速8721m/s，爆压30.9GPa)与RDX相当，是一种极具潜力的热稳定性优异的钝感高能单质炸药，具有重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及含能复合材料技术领域，更具体的说是涉及一种热稳定性优异的钝感高能含能化合物及其制备方法。

背景技术

高能量通常是含能材料追求的首要目标，从基于苯环骨架的三硝基甲苯(TNT)，到脂肪族硝胺环三亚甲基三硝胺(RDX)和环四亚甲基四硝胺(HMX)，再到笼型硝胺六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)，含能材料的能量水平在过去的几十年内大幅度提升。

然而，随着近年来含能材料运输和储存过程中安全事故的日益增加，含能材料的安全性逐渐引起了人们的重视。现代武器要求含能材料在具有尽可能高能量的同时，还应具有尽可能好的安全性。但是，由于能量与安全性之间的固有矛盾，具有高能量的含能材料通常会伴随着较差的安全性。

因此，平衡含能材料的能量与安全性是一个极具挑战性的课题。近年来，含能材料研究者们合成了一系列能量高于1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的钝感高能炸药，但它们都存在一定的缺陷。如FOX-7的热稳定性较差，其热分解温度仅为205℃；3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮(NTO)、3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑(DNPP)和2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-4-氧化物(LLM-105)虽具有较好的热稳定性和较低的感度，但它们的爆轰性能仍与RDX等有一定的差距。

因此，开发同时具有高能、低感、高热稳定性的新型含能材料，在国防军工领域有着极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热稳定性优异的钝感高能含能化合物及其制备方法，本专利开发了一种3,6-二硝基-1,4-二[1H-四唑-基]-吡唑[4,3-c]并吡唑的合成方法及合成的3,6-二硝基-1,4-二[1H-四唑-基]-吡唑[4,3-c]并吡唑炸药。经表征3,6-二硝基-1,4-二[1H-四唑-基]-吡唑[4,3-c]并吡唑的热分解温度高达281℃，远高于RDX和FOX-7；实测撞击感度15J，摩擦感度192N，即其感度优于RDX；爆轰性能(计算爆速8721m/s，爆压30.9GPa)与RDX相当，是一种极具潜力的热稳定性优异的钝感高能单质炸药，具有重要的实用价值。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种热稳定性优异的钝感高能含能化合物，其结构式如(I)所示：

本发明还提供了上述热稳定性优异的钝感高能含能化合物的制备方法，即一种3,6-二硝基-1,4-二[1H-四唑-基]-吡唑[4,3-c]并吡唑的合成方法，该合成方法以3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑为起始原料，其结构式如(II)所示，

经过环化、硝化两步反应，生成结构式如(I)所示的3,6-二硝基-1,4-二[1H-四唑-基]-吡唑[4,3-c]并吡唑。

该合成方法按照以下合成路线进行：

包括以下步骤：