一种提高叠氮胺燃料合成过程安全性的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109503421A(43)申请公布日2019.03.22(21)申请号201811462217.9(22)申请日2018.11.20(71)申请人黎明化工研究设计院有限责任公司地址471000河南省洛阳市西工区王城大道69号(72)发明人池俊杰王建伟常伟林贾利亚李文江夏宇邢校辉张晓勤(51)Int.Cl.C07C247/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种提高叠氮胺燃料合成过程安全性的方法(57)摘要本发明公开了一种提高叠氮胺燃料合成过程安全性的方法，以卤代烷基胺的酸性盐和碱金属的叠氮化盐为原料，水为溶剂，在pH值缓冲剂存在下，经过叠氮化、萃取、蒸馏，得到相应的叠氮胺类化合物。本发明方法具有操作安全、方法简单、收率高、易于工业生产等优点。CN109503421ACN109503421A权利要求书1/1页1.一种提高叠氮胺燃料合成过程安全性的方法，以卤代烷基胺的酸性盐和碱金属的叠氮化盐为原料，水为溶剂，在pH值缓冲剂存在下，经过叠氮化、萃取、蒸馏，得到相应的叠氮胺类化合物。2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：(1)碱金属叠氮盐在水中溶解，加入卤代烷基胺的酸性盐，搅拌均匀，加入pH缓冲剂；(2)升温至60-100℃，反应6-48h，减压蒸馏除去体系中的水份；(3)降温，加碱升高体系pH值至≥8，优选≥10，加碱过程控制体系温度不超过10℃；(4)以有机溶剂萃取，干燥，减压蒸出溶剂，得到产品。3.根据权利要求1所述的方法，所述卤代烷基胺具有如下分子结构：X为氟、氯、溴、碘，R1、R2、R3各自独立地选择H、直链烷烃、支链烷烃、取代烷烃、芳烃、取代芳烃、杂环、烯烃、炔烃、硝基、氰基、羟基、取代羟基或取代羰基。4.根据权利要求3所述的方法，所述卤代烷基胺分子结构中含有至少一个卤代基团和至少一个胺基。5.根据权利要求4所述的方法，所述卤代烷基胺是指N，N-二甲基-2-氯乙基胺、N-甲基-2-氯乙基胺、N，N，N-三(2-氯乙基胺)、N，N-双氯乙基甲胺、吡咯基氯乙基胺、N-环丙基-2-氯乙基胺或N，N-二甲基-2-氯环丙胺。6.根据权利要求1所述的方法，所述卤代烷基胺的酸性盐中取代卤原子与叠氮根的摩尔比为1∶(1-6)。7.根据权利要求1所述的方法，所述pH值缓冲剂为无机酸盐、无机酸、有机酸盐、有机酸中的一种或者几种的组合。8.根据权利要求7所述的方法，无机酸盐为磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、磷酸盐，无机酸为磷酸。9.根据权利要求7所述的方法，有机酸盐为柠檬酸一氢盐、柠檬酸二氢盐、柠檬酸盐、苹果酸一氢盐、苹果酸盐或乙酸盐，有机酸为为柠檬酸、苹果酸或乙酸。10.根据权利要求1所述的方法，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾或碳酸钠。2CN109503421A说明书1/3页一种提高叠氮胺燃料合成过程安全性的方法技术领域[0001]本发明涉及高氮高能叠氮液体燃料领域，具体涉及叠氮胺燃料合成过程的安全操作技术。背景技术[0002]肼及肼类衍生物是导弹、卫星、飞船以及运载火箭的重要燃料，但肼类燃料具有高毒性、腐蚀性、致癌性，在健康、安全、环保等方面有明显不足。叠氮胺类燃料具有密度比冲高、冰点低、低毒、自点火、无污染等特点，可作为肼类的替代物。叠氮胺燃料可用作单组元液体推进剂、双组元自燃液体推进剂、凝胶推进剂、航天航空高能量密度材料的燃料组分或者功能添加剂。[0003]叠氮胺类化合物的合成一般采用卤代烷基胺与叠氮基的取代反应来实现，常用的原料是胺类的盐酸盐与碱金属的叠氮化盐(AliphaticAminoAzidesasKeyBuidingBlocksforEfficientPolyamineSyntheses，J.Org.Chem.1993，58，3736-3741、SideChainImpactsonpH-andThermo-ResponsivenessofTertiaryAmineFunctionalizedPolypeptides，JournalofPolymerscience，partA：PolymerChemistry，2014，52，671-679、叠氮含能燃料的合成及物性研究，浙江大学，2013年，孙甜--甜)。在叠氮化反应过程中，体系中的叠氮根N3、氢离子H容易结合成叠氮酸HN3。HN3为无色液体，沸点低(37℃)，很容易挥发，且具有高毒性，可与血液中血红蛋白结合，严重阻碍血液中氧气的传输。在实验室动物和人类中，HN3会造成低血压、心动过缓、视觉模糊、支气管炎、虚弱无力、昏厥，并能对眼、鼻、喉、肺部造成刺激。HN3本身不稳定，还可发生剧烈分解，生成氮气和氢气。HN3在气相中的危险浓度为2.5％(体积分数)，在溶剂中的危险浓度为