[发明专利]常压相转移催化胺化合成TATB的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炸药的制备方法，特别是使用相转移催化剂胺化在常压条件下合成无氯TATB的方法。本发明涉及一种适合于工业化大规模生产无氯TATB的胺化方法。

背景技术

TATB 是一种能量高、钝感度佳、耐热性好的含能材料，在武器、推进剂以及民用爆破等领域具有广泛的应用，因而对TATB的研究有着重要的实际和理论意义。

国内外生产TATB的方法主要是用硝硫混酸硝化均三氯苯（TCB），得到中间体1,3,5-三氯-2,4,6-三硝基苯（TCTNB），然后在甲苯中经氨气或液氨胺化制的。这条路线的主要问题包括：（1）产品中氯杂质含量高。TATB的含氯量是一项很重要的技术指标，直接影响产品的热安定性等性能，对药柱成型、药柱强度、金属弹体等有不良作用。尤其是当无机杂质NH₄Cl占总杂质含量的80%以上时，TATB变黑、变粗糙，降低了总得率，而且会改变TATB的晶体表面形貌。因此，降低或去除TATB成品中氯的含量对提高TATB质量具有重要意义。（2）原料TCB价格昂贵，供应不稳定，不易购买，导致成品成本高，限制了产品的推广应用。（3）环境污染问题。传统的硝化反应工艺的缺点是副产物较多，消耗大量浓硫酸，设备腐蚀和环境污染严重。

为了解决TATB中的氯杂质问题，国内外专家提出了以无氯原料代替TCB合成TATB的新路线。Bellamy等人在（Propellants, Explosives, Pyrotechnics，27：49-58，2002）中报道了由间苯三酚为原料，经硝化、烷基化及胺化合成无氯TATB的方法。但其胺化反应采用氨气作为胺化试剂，以至于必须采用密闭的压力反应釜进行实验，当工业化生产时，该工艺存在设备成本高、操作复杂及危险性高等缺点。

黄靖伦等人在（含能材料，2012,20（5）：551-554）中报道说采用氨水作为胺化剂，乙醇作为胺化反应介质进行胺化反应，能够解决胺化反应设备的问题。但是乙醇对反应原料溶解度低，原料损耗巨大、对反应设备要求也高，因此该工艺在一定程度上不利于大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于克服以上技术的缺点，提供一种反应条件温和易于操作、产品纯度好的，而且适合大规模工业化生产的无氯TATB制备方法。

技术方案

本发明所述的常压相转移催化胺化合成TATB的方法，其包括如下步骤：

第一步，向反应器中加入1,3,5-三乙氧基-2,4,6-三氨基苯、有机溶剂和相转移催化剂，升温搅拌，滴加氨水回流反应；

第二步，反应结束后，分离产物与母液，产物通过洗涤、干燥得到TATB；

第三步，对母液进行分析及标定，回收套用。

其中，步骤一中有机溶剂选用二甲苯、乙醇、乙腈中的一种；优选用二甲苯。

步骤一中相转移催化剂选用聚乙二醇、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、苄基三乙基氯化铵、十六烷基三乙基溴化铵、β-环糊精、18-冠-6中的一种；相转移催化剂优选用18-冠-6。

步骤一中相转移催化剂的添加量为原料1,3,5-三乙氧基-2,4,6-三氨基苯质量的1~20%；1,3,5-三乙氧基-2,4,6-三氨基苯与氨水的比例（g/ml）为1:4~1:20。

步骤一中反应温度为25~50℃，回流反应时间2~6h。

步骤二中的产品洗涤剂选用丙酮、丁酮、乙醇、异丙醇、乙醚、乙酸乙酯、水中的一种或几种，干燥温度为80~150℃。

    步骤三中所述母液包含二甲苯、相转移催化剂和质量分数较低的氨水，母液循环次数为1-10次。

本发明与现有技术比较，其显著有点有：（1）产品TATB中无氯元素存在，解决了传统合成方法的含氯问题；（2）制得的TATB产品不需要提纯处理纯度可达98.0%以上；（3）本发明反应条件温和、反应操作简单，在常压相转移催化胺化体系中合成TATB解决了工业免去了密闭高压反应釜的使用，有利于工业化大规模生产。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

  图1 本发明制备TATB的质谱图。

  图2 本发明制备TATB的¹H-NMR谱图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。