[发明专利]一种室温含能离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室温液态含能离子液体—1-烷基-4-氨基-1,2,4-三唑离子含氧酸盐及其合成方法。属于含能化合物合成、改性领域。

背景技术

离子液体是一类由有机阳离子与无机阴离子或有机阴离子组成，在室温或近于室温下呈液态的物质。离子液体具有蒸气压低、极性强、溶解性好、稳定性佳且性能可调等优点，已广泛应用于功能材料、化学化工等领域。含能离子液体具有不挥发、液态操作区间宽、环境友好、无腐蚀、对外界刺激如撞击、摩擦、静电等敏感度低等特点，因此在新型炸药配方和推进剂中都展现出一定的研究价值和实际应用潜力。

如国内外正在研究的一系列三唑类含能离子液体，其密度与熔点与TNT相近，且生成焓和爆轰性能优于TNT，同时具有更高的安全性能，该研究的目的是利用含能离子液体替代TNT在熔铸炸药中使用（已知专利US76458831B1）。该专利重点介绍了几种三唑类离子液体的合成方法和性能参数，在炸药领域具有很好的应用前景。该技术中介绍的几类含能离子液体在常温下均为固体，满足熔铸炸药的使用要求，考虑到复合固体推进剂体系的综合性能要求，需要常温下为液态的含能离子液体，而目前尚未见此类产品面市。

发明内容

本发明解决的技术问题提供一种常温下为液态的含能离子液体——1-烷基-4-氨基-1,2,4-三唑离子含氧酸盐的制备方法。

本发明目的还在于提供上述制备方法所生产的1-烷基-4-氨基-1,2,4-三唑离子含氧酸盐。

本发明的合成液态或低熔点1-烷基-4-氨基-1,2,4-三唑离子含氧酸盐，是以4-氨基-1,2,4-三氮唑为起始物，溶解在溶剂中，采用烷基化试剂通过烷基反应将相应烷基引入三唑环得到1-烷基-4-氨基-1,2,4-三唑盐。最后与含氧酸金属盐通过复分解反应得到目标化合物。

本发明的制备方法包括：工序（1）取代反应，在容器中依次加入4-氨基-1,2,4-三氮唑和溶剂，溶解后搅拌下向溶液中加入烷基化试剂，混合均匀后，在0～70℃下，反应时间为2～16h；工序（2）萃取，室温下将得到的混合物置于有机溶剂中,进行萃取分离,经提纯处理，得到中间产物1-甲基-4-氨基-1,2,4-三氮唑离子盐；工序（3）将中间产物与含氧酸金属盐的醇溶液反应，在0～70℃温度条件下进行复分解反应，反应时间为1～6h；工序（4）除去沉淀；工序（5）减压蒸馏，将含有目标化合物的溶液置于旋转蒸发仪上，进行减压蒸馏处理，时间为2～15h，除去杂质溶剂，得到目标化合物。

本发明所述4-氨基-1,2,4-三氮唑和烷基化试剂的摩尔比为0.8:1—1:1.2，溶剂和烷基化试剂的体积比为1:1—1:10。

本发明所述含氧酸金属盐用量与1-烷基-4-氨基-1,2,4-三唑盐用量按摩尔比为0.8～1.2。

本发明所述烷基化试剂为1～5个碳原子的直链和支链烷基卤化物，硫酸二烷基酯、或相应格林试剂；所述烷基化试剂为氯代烷、溴代烷、碘代烷、硫酸二甲酯的一种或几种。

本发明所述工序（1）中溶剂为醇类和腈类溶剂；所述醇类溶剂为含1~10个碳原子的直链和支链烷基醇；所述腈类溶剂为含2~10个碳原子的直链和支链烷基腈。

本发明所述含氧酸金属盐为：硝酸银、硝酸钡、硫酸钡、硫酸银的一种或几种。

本发明工序（3）中，在中间产物与含氧酸金属盐的醇溶液反应前，将中间产物溶于醇类溶剂中，所用醇类溶剂为含1~10个碳原子的直链和支链烷基的醇类溶剂，如甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇，用量为中间产物与醇类溶剂的体积比为1:1—1:20。

本发明合成1-乙基-4-氨基-1,2,4-三唑硝酸盐的工序（3）中，醇类溶剂为甲醇，1-乙基-4-氨基-1,2,4-三唑碘盐与甲醇溶液的质量比为1：12。

本发明所述取代反应中，烷基化试剂的分子结构式如下，其中R₁基团可以为Cl、Br、I、甲基硫酸酯等，R₂为H或含有1~4个碳原子的直链或具有支链的烷基。

所述最终产物的结构式如下，其中R₃基团可以为甲基、乙基、丙基等1～5个碳原子的直链和支链烷基，R₄可以为硝酸根、高氯酸根等氧化性酸根阴离子。