[发明专利]羟铵和/或𨥙化合物及其制备方法以及作为含能材料的用途

说明书

本申请属于化合物领域。具体涉及基于羟铵和/或离子组装的晶态化合物及其固溶体，其制备方法以及它们在作为含能材料方面的用途，发现其作为含能材料使用时具有优异的含能特性以及实用性。本申请的化合物与现有技术如铵离子相比，羟铵和离子有较高的生成焓，且有望在晶体中形成更多的氢键相互作用，或将有利于获得更强的结合力，以同时提高化合物的生成焓和晶体密度。因此发明人以此构筑无金属含能材料，以期进一步提升含能特性。本申请的至少一种化合物，其理论爆热及体积能量密度高，爆轰性能优越，安全性能良好，具有较高的理论比冲值，且无挥发性，可长期储存不分解；室温结晶性单一，原材料便宜易得，生产工艺简单，可以安全大量地制备。

技术领域

本申请涉及化合物领域。具体地说，涉及分别包括羟铵离子(NH₃OH⁺)和/或离子(NH₂NH₃⁺)的化合物，其制备方法以及它们在作为含能材料方面的用途。

背景技术

含能材料是一类在受到外部刺激时(如机械力刺激、热刺激等)，自身能发生剧烈化学反应，迅速释放大量能量(通常伴有大量的气体和热)并产生爆燃/爆炸现象的材料。含能材料迅速释放能量的特点在军事和民用领域都发挥着重要作用，例如在现代军事领域中，不仅可作为弹丸发射、火箭运载等军事投射装置的动力能源，而且还是实现军事毁伤的物质基础；在现代民用领域中，则被广泛用于烟花爆竹、工程爆破、弹射装置、机械加工、地质勘探和安全气囊等等领域。

近几十年来，含能材料的研究经历了快速的发展期，主要出现了高氮杂环化合物、含能离子盐、含能共晶化合物、含能配位化合物以及ABX₃分子钙钛矿型含能材料(中国专利201610665880.3)等含能化合物。其中以NH₄₊阳离子为B位点的无金属分子钙钛矿型含能材料具有爆炸或者分解后无金属残留、产气量大以及具有较高爆热或燃烧热值等优势，使其在推进剂、发射药以及作为猛炸药等领域具有非常好的应用前景。

不过，目前发现通过调节A位点构筑的无金属分子钙钛矿型含能化合物在同时提高晶体密度和生成焓方面遇到了瓶颈，难以进一步突破其含能特性。比如，首例无金属分子钙钛矿含能化合物(C₆H₁₄N₂)(NH₄)(ClO₄)₃(DAP-4)及其通过调节A位点优化而得的最优化合物(C₆H₁₄N₂O)(NH₄)(ClO₄)₃(DAP-O4)，它们晶体密度分别为1.87和1.85g/cm³，生成焓分别为-483.96和-436.08kJ/mol，它们的爆热分别为1.40和1.48kcal/g，爆速分别为8.806和8.900km/s，爆压分别为35.2和35.7GPa；相比之下，后者的性能比之前者并没有显著的提高。

在无金属分子钙钛矿型含能材料中，如何调节其组分以进一步同时提高晶体密度和生成焓，从而提升其含能特性，是一个具有重要意义的挑战性课题。

发明内容

在一方面，本申请提供了新的化合物，具体来说是包括NH₃OH⁺和/或NH₂NH₃⁺的化合物。在一方面，本申请提供了新的含能化合物。在一方面，本申请提供了具有良好热稳定性的含能材料。在一方面，本申请提供了爆炸性能良好的含能材料。在一方面，本申请提供了能量密度高的含能材料。在一方面，本申请提供了理论比冲高的含能材料。

本申请提供了基于NH₃OH⁺和/或NH₂NH₃⁺阳离子组装的晶态化合物、其固溶体，以及它们的作为含能材料的用途，发现其作为含能材料使用时具有优异的含能特性以及实用性。