[发明专利]一种室温溶解富氢键材料组合溶剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种室温溶解富氢键材料组合溶剂的制备方法，通过研发了基于氢键拆分与位点阻隔的协同溶解技术，通过溶剂阴分子拆分炸药的氢键网络、溶剂阳离子阻隔炸药氢键间的相互联系，溶剂阴、阳离子的协同作用大幅提升富氢键炸药的室温溶解性，提升了富氢键材料的室温溶解性，实现了三氨基‑三硝基苯、2,6‑二氨基‑3,5‑二硝基吡嗪‑1‑氧化物、2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物等小分子富氢键材料的室温高效溶解。

技术领域

本发明涉及含含能材料、溶液化学技术领域，尤其涉及一种室温溶解富氢键材料组合溶剂的制备方法。

背景技术

三氨基-三硝基苯、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物、2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物等小分子富氢键材料具有丰富的氢键，形成了分子内外的强氢键作用，赋予了它们非常优异的结构稳定性。然而，富氢键作用在加强结构稳定性的同时，也限制了溶剂分子对富氢键材料的溶解作用，导致富氢键材料在传统有机溶剂中的溶解性普遍较差，如三氨基-三硝基苯在溶解度最强的有机溶剂二甲亚砜中的最高溶解度仅为70ppm，2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物在二甲亚砜的最高溶解度仅为0.02wt％。虽然浓硫酸在室温下对富氢键材料具有一定的溶解度，但是浓硫酸具有强腐蚀性、氧化性和酸性，在溶解过程中不仅易使富氢键材料发生氧化降解，还给溶解操作带来了极大的安全风险。近年来，一些离子液体通过其阴离子与富氢键材料发生氢键作用，以减弱富氢键材料内部的氢键影响，对富氢键材料的溶解性有一定提升，但在室温下的溶解性仍较低，大多低于0.5wt％。因此，需要发展绿色、温和、溶解性好的新型溶剂与溶解技术，实现在室温下对富氢键材料的高效溶解。

发明内容

针对当前富氢键材料在室温下溶解性较差的问题，本发明开发了基于正四长链烷基铵盐组合溶剂，研发了基于氢键拆分与位点阻隔的协同溶解技术，通过溶剂阴分子拆分炸药的氢键网络、溶剂阳离子阻隔炸药氢键间的相互联系，溶剂阴、阳离子的协同作用大幅提升富氢键炸药的室温溶解性，提升了富氢键材料的室温溶解性，实现了三氨基-三硝基苯、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物、2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物等小分子富氢键材料的室温高效溶解。

为实现构建室温溶解富氢键材料的新型组合溶剂与溶解技术的目标，将采用有机合成方法制备具有特定结构和功能的新型组合溶剂。以不同链长的三烷基铵为原料，在特定环境下经过一系列有机合成反应制备得到不同链长的正四烷基氟化铵，再将正四烷基氟化铵与不同有机溶剂按照一定比例混合得到一系列新型组合溶剂。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种室温溶解富氢键材料组合溶剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、三烷基胺与具有同样链长的烷基溴化物在乙酸乙酯溶剂中回流反应2-4d，反应温度为70-90℃；反应完成后，得到相应链长的正四烷基溴化铵；

步骤2、将得到的正四烷基溴化铵溶于甲醇溶液中，并加入足量氟化银溶液发生离子交换反应，得到正四烷基氟化铵；

步骤3、正四烷基氟化铵分别与不同的有机溶剂按不同比例进行混合，待完全溶解后即得到基于正四烷基氟化铵的组合溶剂。

进一步方案为，所述步骤1中，三烷基胺包括三甲基胺、三乙基胺、三丁基胺、三己基胺、三辛基胺。

进一步方案为，所述步骤1中，反应完成后，对反应粗产物进行减压蒸馏回收反应溶剂和溴代辛烷，采用二氯甲烷和去离子水进行萃取收集有机相，接着，用无水硫酸钠干燥有机相，再过滤除掉干燥剂、旋蒸除掉二氯甲烷，并对粘糊状产物放入真空干燥箱干燥得到固体的正四烷基溴化铵。

进一步方案为，所述步骤2中，反应12-24个小时后，过滤出去不溶物，收集滤液行减压蒸馏回收反应溶剂、除去水分，得到固体的正四烷基氟化铵。