[发明专利]一种高能低爆温硝化棉的制备方法

说明书

本发明公开了一种高能低爆温硝化棉的制备方法，包括：将偶氮二四唑二乙酸或N,N二四唑二乙酸或5，1'‑联四唑‑1‑乙酸加入用N,N‑二甲基乙酰胺溶解的微晶纤维素溶液；加入催化剂无水LiCl，在60˚C～70˚C下搅拌一定时间；加入一定量的硝酸，反应一定时间；将溶液调至中性，旋干得到固体，通过水洗和干燥得到偶氮二四唑二乙酸接枝的硝化纤维素或N,N二四唑二乙酸接枝的硝化纤维素或5，1'‑联四唑‑1‑乙酸接枝的硝化纤维素。本发明的硝化纤维素在保持火药能量的同时，明显降低火药的爆温、燃气平均摩尔质量、火药感度，延长武器使用寿命，提高火药密度。

技术领域

本发明涉及一种硝化棉的制备方法，具体地涉及一种高能低爆温硝化棉的制备方法。

背景技术

当代武器迫切需求的高能火药成分主要为硝化棉(NC)、硝化甘油(NG)、黑索金(RDX)等，这类物质碳含量高，燃烧后产物的爆温高、平均摩尔质量大、有害气体成分多；应用时存在武器发射身管因烧蚀严重寿命短，射击烟焰大，危害环境和射手安全等缺陷。四唑衍生物(TZD)具有氮含量高、燃烧产物平均摩尔质量小、温度低和无污染等优点，作为高能火药成份有望能明显改善其现有缺陷；但实践中因与硝化甘油和黑索金等成分相容性差，并没得到应用和发展。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明目的是：提供了一种高能低爆温硝化棉的制备方法，本发明采用TZD与纤维素的接枝和硝化的方法，获得和火药其它主要组分相容的支化四唑硝化纤维素(TZDNC)，应用TZDNC在保持火药能量的同时，明显降低火药的爆温、燃气平均摩尔质量、火药感度，延长武器使用寿命，提高火药密度，极大减小射击烟焰对环境的污染和射手的危害。

本发明的技术方案是：

一种高能低爆温硝化棉的制备方法，包括以下步骤：

S01：将偶氮二四唑二乙酸或N,N二四唑二乙酸或5，1'-联四唑-1-乙酸加入用N,N-二甲基乙酰胺溶解的微晶纤维素溶液；

S02：加入催化剂无水LiCl，在60℃～70℃下搅拌一定时间；

S03：加入一定量的硝酸，反应一定时间；

S04：将溶液调至中性，旋干得到固体，通过水洗和干燥得到偶氮二四唑二乙酸接枝的硝化纤维素或N,N二四唑二乙酸接枝的硝化纤维素或5，1'- 联四唑-1-乙酸接枝的硝化纤维素。

优选的，所述步骤S01中偶氮二四唑二乙酸或N,N二四唑二乙酸或5， 1'-联四唑-1-乙酸与微晶纤维素的物质的量比为1/4～1/3。

优选的，所述步骤S02中无水LiCl与微晶纤维素的物质的量比为0.9～ 1。

优选的，所述步骤S03中硝酸与微晶纤维素的物质的量比为2～2.2。

优选的，所述偶氮二四唑二乙酸由以下步骤制备：

S11：在0.15～0.18mol/L的NaOH或KOH溶液中加入五氨基四唑，所述NaOH或KOH与五氨基四唑物质的量的比为2.3～2.6，然后在70℃～80℃搅拌20～30min,然后缓慢加入KMnO₄，所述KMnO₄与五氨基四唑物质的量比为0.7～0.85，反应4-5小时，再加入与NaOH或KOH溶液等体积的乙醇，沸腾2～3min，趁热过滤，冷冻后过滤得黄色针状固体，干燥，得到偶氮二四唑二钠或偶氮二四唑二钾；

S12：将制得的偶氮二四唑二钠或偶氮二四唑二钾完全溶于甲醇，然后加入与偶氮二四唑二钠或偶氮二四唑二钾物质的量比为3～3.2的 BrCH₂COOC₂H₅，反应一定时间，加热至90～110℃回流，取出旋干得到的固体，用乙酸乙酯萃取，过滤，将滤液旋干后再加入少量甲醇，冷冻、静置、过滤得到的固体即为偶氮二四唑二乙酸乙酯；