一种新型含能材料二硝酰胺胍的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明属于含能材料制备领域。
【背景技术】
[0002]二硝酰胺盐是20世纪70年代后发展起来的含能材料，其中二硝酰胺铵(ADN)已成为人们最看好的高能量密度材料，是一种可能用来替代AP的氧化剂。当ADN含量为40%时，推进剂的比冲比只含AP时高100N.s/kg, ADN的冲击感度和静电感度比HMX及RDX低得多，但是采用现有工艺合成出来的ADN多为片状或针状结晶这种晶型的ADN颗粒易产生附聚而对药浆的流变性能及燃速造成不利影响目前采用的ADN重结晶法不仅使晶体存在不均匀性缺陷，而且使其感度较高。另外ADN还存在吸湿性大和热稳
定性差的缺点，这不仅限制了 ADN在推进剂和气体发生器中的应用而且ADN的优异性能不能充分体现。因此ADN在应用之前必须进行稳定化、造粒及表面防潮处理，这给ADN的应用带来了一定困难。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种性能优于二硝酰胺铵及硝基胍的新型含能材料二硝酰胺胍的合成方法。
[0004]本发明通过以下技术方案予以实现:一种新型含能材料二硝酰胺胍的合成方法，包括二硝酰胺铵饱和溶液制备和二硝酰胺胍制备两步骤；
所述二硝酰胺铵饱和溶液制备步骤为，在三口烧瓶中配制混酸，冷却至_30°C，将17g氨基磺酸铵分批投入烧瓶中，硝化40min后终止反应，将硝化液倾入冷却至0°C以下的有机溶剂中稀释，然后通氨气中和，至PH值7?9时停止通氨气，过滤，滤液减压蒸馏除去所有溶剂后，加水配制二硝酰胺铵(ADN)饱和溶液；
所述二硝酰胺胍制备步骤为，用紫外光谱分析二硝酰胺铵(ADN)饱和溶液中AND含量，根据二硝酰胺铵(ADN)含量，配制等摩尔量碳酸胍饱和溶液，在三口烧瓶中加热碳酸胍饱和溶液至60°C，在剧烈搅拌下，缓慢滴加ADN饱和溶液，滴加完毕后，反应20min，然后减压蒸馏，除去多余的水分，冷却数小时，过滤，用少量冰水冲洗三次，产品于烘箱中烘干，得到白色粉末状结晶即二硝酰胺胍(⑶N)。
[0005]本发明具有如下有益效果:
该合成方法采用碳酸胍直接与AND混合物反应制备GDN，避开AND制备过程中繁琐的后处理过程，操作简单，产品纯度高，制备的GDN应用于燃气发生剂配方中，具有产气量大、无残渣、燃温低、燃速足够快、产生的气体无毒的优点。
【具体实施方式】
[0006]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0007]具体实施例:本发明所述合成过程，包括二硝酰胺铵饱和溶液制备和二硝酰胺胍制备两步骤；
所述二硝酰胺铵饱和溶液制备步骤为，在三口烧瓶中配制混酸，冷却至_30°C，将17g氨基磺酸铵分批投入烧瓶中，硝化40min后终止反应，将硝化液倾入冷却至0°C以下的有机溶剂中稀释，然后通氨气中和，至PH值7?9时停止通氨气，过滤，滤液减压蒸馏除去所有溶剂后，加水配制二硝酰胺铵(ADN)饱和溶液；
所述二硝酰胺胍制备步骤为，用紫外光谱分析二硝酰胺铵(ADN)饱和溶液中AND含量，根据二硝酰胺铵(ADN)含量，配制等摩尔量碳酸胍饱和溶液，在三口烧瓶中加热碳酸胍饱和溶液至60°C，在剧烈搅拌下，缓慢滴加ADN饱和溶液，滴加完毕后，反应20min，然后减压蒸馏，除去多余的水分，冷却数小时，过滤，用少量冰水冲洗三次，产品于烘箱中烘干，得到白色粉末状结晶即二硝酰胺胍(⑶N)。
[0008]对成品进行性能测试，其熔点:143.8?145.2 °C ;元素分析:实测值C7.58%，H3.72%，N50.71%,理论值 C7.23%，H3.61%，N50.60% ;摩擦感度:温度 26.5 °C，相对湿度62.5%，测试压强4.0MPa，测试结果为O ;撞击感度:温度26°C，相对湿度59%，锤重48.97N，测试结果为 H50=21.0cm，I50=1.3J, δ =3.549cm ;密度:1.7g/cm3；DSC:熔点 145。。，200。。开始缓慢分解；纯度:99.15%。
[0009]以二硝酰胺胍为燃料，硝酸铵为氧化剂的燃气发生剂配方:氧化剂AN 32.5%，燃料⑶N67.5%,两种组分混合前过80目筛，制成0.64cm,厚度0.21cm的药片，实验数据与硝基胍(NG)配方性能数据对比，其性能出现较大不同的为:NG的燃料含量为39.4%，氧化齐丨J 60.6% ；GDN的燃速(6.89MPa) 16.3mm/s, NG的为8.6 ；GDN的燃气温度为1280K，NG的物 2571K。
[0010]备的⑶N应用于燃气发生剂配方中，具有燃温低、燃速足够快，因为不含氯，因此产生的气体无毒的优点。
[0011]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种新型含能材料二硝酰胺胍的合成方法，其特征在于:包括二硝酰胺铵饱和溶液制备和二硝酰胺胍制备两步骤； 所述二硝酰胺铵饱和溶液制备步骤为，在三口烧瓶中配制混酸，冷却至-30°C，将17g氨基磺酸铵分批投入烧瓶中，硝化40min后终止反应，将硝化液倾入冷却至0°C以下的有机溶剂中稀释，然后通氨气中和，至PH值7?9时停止通氨气，过滤，滤液减压蒸馏除去所有溶剂后，加水配制二硝酰胺铵(ADN)饱和溶液； 所述二硝酰胺胍制备步骤为，用紫外光谱分析二硝酰胺铵(ADN)饱和溶液中AND含量，根据二硝酰胺铵(ADN)含量，配制等摩尔量碳酸胍饱和溶液，在三口烧瓶中加热碳酸胍饱和溶液至60°C，在剧烈搅拌下，缓慢滴加ADN饱和溶液，滴加完毕后，反应20min，然后减压蒸馏，除去多余的水分，冷却数小时，过滤，用少量冰水冲洗三次，产品于烘箱中烘干，得到白色粉末状结晶即二硝酰胺胍(⑶N)。
【专利摘要】一种新型含能材料二硝酰胺胍的合成方法，属于含能材料制备领域。提供一种性能优于二硝酰胺铵及硝基胍的新型含能材料二硝酰胺胍的合成方法。所述方法采用氨基磺酸铵为原材料,通过混酸硝化法制备二硝酰胺铵,然后直接用碳酸胍与二硝酰胺铵的混合液反应制备二硝酰胺胍。该制备方法避开AND制备过程中繁琐的后处理过程，操作简单，产品纯度高，制备的GDN应用于燃气发生剂配方中，具有产气量大、无残渣、燃温低、燃速足够快、产生的气体无毒的优点。
【IPC分类】C07C277-00, C06B31-00, C07C279-02
【公开号】CN104628604
【申请号】CN201410750169
【发明人】王美华
【申请人】王美华
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月10日