[发明专利]一种碳酸氢盐离子液体及其制备方法以及一种三氨基三硝基苯的重结晶方法

说明书

本发明提供了一种碳酸氢盐离子液体及其制备方法以及一种三氨基三硝基苯进行重结晶的方法，本发明提供的碳酸氢盐离子液体的阴离子含有亲核性羟基，能够显著破坏三氨基三硝基苯结构中的氢键，同时碳酸氢盐离子液体能够与三氨基三硝基苯形成复合物，提高对三氨基三硝基苯的溶解性；碳酸氢盐离子液体能够溶解三氨基三硝基苯的质量可达碳酸氢盐离子液体质量的20％，使得在重结晶三氨基三硝基苯时，三氨基三硝基苯能够充分溶解在碳酸氢盐离子液中，然后在不良溶剂的作用下，能够重结晶得到稳定性好的三氨基三硝基苯。

技术领域

本发明涉及物质提纯技术领域，具体涉及一种碳酸氢盐离子液体及其制备方法以及一种三氨基三硝基苯的重结晶方法。

背景技术

高能钝感含能材料相对于三硝基甲苯和硝化甘油等传统含能材料，具有更高的密度、分解温度和更低的机械感度，常规条件下显现一定的化学惰性，有利于高通量生产、运输和装填，降低装备维护等后勤保障压力。目前，高能钝感材料中应用最广的是三氨基三硝基苯，三氨基三硝基苯作为一种多用途含能材料，广泛应用于混合炸药和推进剂等领域。

但是，三氨基三硝基苯以多晶或无定型状态存在。由于无定型态三氨基三硝基苯的形状不规则以及三氨基三硝基苯晶体的各向异性，当在特定方向上对三氨基三硝基苯施加作用力时，可使三氨基三硝基苯颗粒产生显著形变，严重影响三氨基三硝基苯材料的化学稳定性和爆轰性能。

为了解决三氨基三硝基苯稳定性问题，通过对三氨基三硝基苯进行重结晶处理得到形貌规则、粒径均匀的三氨基三硝基苯颗粒，以减轻由外力施加产生的形变效应。但是由于三氨基三硝基苯结构中存在较强的π-π分子间作用力和氢键，使得三氨基三硝基苯难溶于大多数的溶剂。目前，能重结晶三氨基三硝基苯的溶剂有强碱、强酸或二甲基亚砜，但是经上述溶剂重结晶得到的三氨基三硝基苯形貌不规则，且产生其他副产物，仍然存在稳定性不佳的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种碳酸氢盐离子液体及其制备方法以及一种三氨基三硝基苯的重结晶方法，本发明提供的碳酸氢盐离子液体作为三氨基三硝基苯重结晶的溶剂，能够充分溶解三氨基三硝基苯原料，重结晶后得到形貌规则的三氨基三硝基苯，有效提高重结晶后的三氨基三硝基苯的稳定性。

本发明提供了一种碳酸氢盐离子液体，具有式I所示结构通式：

式I中，为咪唑鎓阳离子或季铵类阳离子；所述咪唑鎓阳离子的结构如式II所示；所述季铵类阳离子的结构如式III所示；

式II中，R₁和R₂独立地为碳链长度1～20的烃基，A、B和C独立地为氢、碳链长度为1～3的烃基、卤素、氨基或硝基；

式III中，R₃为碳链长度为1～20的烃基、羟基或者卤素，R₄～R₆独立地为碳链长度为1～20的烃基。

优选的，包括1-甲基-3-乙基咪唑碳酸氢盐、1-甲基-3-丁基咪唑碳酸氢盐、1-甲基-3-己基咪唑碳酸氢盐、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵或四己基碳酸氢铵。

本发明提供了上述技术方案所述碳酸氢盐离子液体的制备方法，包括以下步骤：

将阳离子源与碳酸氢钠在有机溶剂中混合，依次进行搅拌和固液分离，得到上清液；所述阳离子源为具有式IV所述结构的烷基咪唑卤盐或具有式V所示结构的季铵卤盐；所述有机溶剂为醇类溶剂或酮类溶剂；

式IV中，R₁和R₂独立地为碳链长度1～20的烃基，A、B和C独立地为氢、碳链长度为1～3的烃基、卤素、氨基或硝基；为卤素离子；