[发明专利]1,8-二羟基蒽醌铜化合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种1,8-二羟基蒽醌铜化合物，该化合物可作为固体推进剂的燃烧催化剂。

技术背景

在改善固体推进剂配方燃烧性能方面，当前常用的方法是通过加入一些化合物作为燃烧催化剂，其不仅能提高推进剂燃速和降低压力指数，还可产生“平台燃烧”或“麦撒燃烧”等燃烧特性，来调节固体推进剂的燃烧性能。因此，燃烧催化剂是双基系固体推进剂配方中不可或缺的组分，对推进剂的燃烧性能起着关键的调节作用。目前，双基系推进剂大多采用添加一定量的铅、铜和炭黑等组成的复合催化剂的方法，添加量一般为质量分数的1%-5%。

目前，雷索酸铅、水杨酸铅、硬脂酸铅等是双基系固体推进剂中常用的燃烧催化剂。但铅化合物具有较大的毒性，并且燃烧分解生成的氧化铅在发动机排气中为白色或浅蓝色的烟不利于导弹的制导和隐身，因此，开发无毒或低毒性、无污染的燃烧催化剂成为新的课题。随着导弹技术的不断发展，研制低特征信号、环境友好型的固体推进剂是重要发展方向之一，相应地需要开发无毒或低毒性、无污染、高效的新型燃烧催化剂，以满足新型固体推进发展的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种1,8-二羟基蒽醌铜化合物；

本发明的另一目的是提供上述1,8-二羟基蒽醌铜化合物的合成方法；

本发明还有一个目的是提供上述1,8-二羟基蒽醌铜化合物作为绿色燃烧催化剂的应用，该化合物在改性双基系推进剂中能够很好的调节燃烧性能。

本发明的实现过程如下：

结构式（I）所示的1,8-二羟基蒽醌铜化合物，

                                                 。

上述1,8-二羟基蒽醌铜化合物的制备方法，包括以下步骤：

（1）将可溶性铜盐溶于去离子水中配成溶液；

（2）将1,8-二羟基蒽醌用强碱溶解，控制溶液pH值在9～10，然后加入可溶性铜盐溶液；

（3）在70℃～90℃反应2h～4h后冷却、静置；

（4）将沉淀洗涤、过滤、干燥得到1,8-二羟基蒽醌铜化合物。

上述可溶性铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜或醋酸铜。

上述强碱为NaOH、KOH或甲醇钠。 

本发明1,8-二羟基蒽醌铜化合物作为燃烧催化剂对改性双基固体推进剂具有优良的催化效果，能显著提高改性双基固体推进剂的燃速，降低压力指数。

本发明优点与积极效果：本发明合成工艺简单，合成得到的1,8-二羟基蒽醌铜化合物作为燃烧催化剂时分解产生均匀的、新生态的铜及其氧化物作为主要催化活性组分，产生大量碳物质作为辅助催化组分，可进一步提高催化效果。

附图说明

图1 含1,8-二羟基蒽醌铜改性双基推进剂的燃速-压力曲线；

图2 含1,8-二羟基蒽醌铜改性双基推进剂的催化效率-压力曲线。

具体实施方式

实施例1  1,8-二羟基蒽醌铜化合物的制备

（1）称取4.8g（0.02mol）的1,8-二羟基蒽醌，分散于200mL去离子水中，用1.6g（0.04mol）氢氧化钠充分溶解成澄清溶液，调节溶液pH值为9,；称取3.75g（0.02mol）硝酸铜用50mL去离子水溶解配置成溶液，加入到1,8-二羟基蒽醌溶液中，搅拌混合均匀；

（2）在85℃恒温，搅拌反应3h，然后冷却、静置；

（3）将沉淀用去离子水多次洗涤、过滤、干燥可制得1,8-二羟基蒽醌铜化合物5.9g，产率97.8%。

1,8-二羟基蒽醌铜化合物的表征。

1、热重分析

该化合物在102℃～108℃，有失重现象，且质量损失为11.2%，经计算为失去两个结晶水，说明该化合物含有两个结晶水。

2、元素分析

各元素的测量值为（%）：C 49.59, H 2.975，而含有两个结晶水的目标化合物中各元素理论计算含量为（%）：C 49.78, H 2.963，不含结晶水的化合物中各元素理论计算含量为（%）：C 55.72, H 1.990。所测的C和H的含量更接近于含两个结晶水的化合物。

3、X射线荧光光谱分析

X射线荧光光谱分析金属的测量值为（%）：Cu 19.02, 含有两个结晶水的目标化合物中金属含量的理论计算含量为（%）：Cu 18.81, 而不含结晶水的化合物中金属含量的理论计算含量为（%）：Cu 21.06。所测Cu的含量更接近于含两个结晶水的化合物。