專利名稱：一種合成n-脒基脲二硝酰胺鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含能化合物一N-脒基脲二硝酰胺鹽(以下簡稱F0X-12)的新型合成方法，該方法合成出的氧化劑主要用于低特征信號固體推進(jìn)劑、潔凈鈍感固體推進(jìn)劑和燃?xì)獍l(fā)生劑。
背景技術(shù)：
N-脒基脲二硝酰胺鹽(F0X-12)是一種不吸濕、感度低、化學(xué)穩(wěn)定性好、含氮量高的新型含能材料?？蓱?yīng)用于燃?xì)獍l(fā)生劑中，穩(wěn)定性好，燃溫低，燃速高，產(chǎn)生的氣體無毒，可替代毒性高、穩(wěn)定性差的NaN3類氣體發(fā)生劑；也可作為低特征信號推進(jìn)劑組分，燃速與RDX相當(dāng)，感度低，不產(chǎn)生有害的HCl氣體，可提高導(dǎo)彈的突防能力。楊通輝(含能材料，2004，I (12))、劉愆(火炸藥學(xué)報，2006，I (29))等人合成N-脒基脲二硝酰胺鹽(F0X-12)均以雙氰胺為原料，在酸性條件下水解成中間體脒基脲，然后與 ADN進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)得到產(chǎn)品F0X-12。其中ADN因制備過程中后處理操作復(fù)雜、容積率低，且產(chǎn)品本身感度和成本較高等問題給工業(yè)放大造成一定困難，因此ADN的合成規(guī)模及成本制約著F0X-12的廣泛應(yīng)用。瑞典專利W02005/070823報道了另外一種方法將氨基磺酸銨混酸硝化后倒入雙氰胺水溶液中，過濾即得產(chǎn)品。國內(nèi)劉海洲(化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，2009，7 (4))等在一篇有關(guān)F0X-12研究進(jìn)展的綜述中也提及此法。該方法的缺點(diǎn)是混酸倒入雙氰胺水溶液的過程中，放熱量非常大，升溫速率不易控制，可能導(dǎo)致釜溫迅速升至100°C以上，試驗(yàn)危險性增大，甚至無法得到產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種反應(yīng)周期短、毋需使用二硝酰胺鹽、產(chǎn)品純度高、混酸硝化法合成N-脒基脲二硝酰胺鹽(F0X-12)的方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案包括以下步驟
(本文除注明外所提到的濃度或比例均為重量百分濃度或重量比)
(1)按質(zhì)量百分比硝酸硫酸=60% 80%:40% 20%的比例配制成混 酸，冷卻至-30 °C~ -50 0C ；
(2)將1/6 1/4質(zhì)量比上述硝酸量的氨基磺酸鹽在_30°C _50°C分批投入硝硫混酸中，30min Ih加完，加料完畢后，繼續(xù)在_30°C _50°C硝化20min 120min后終止反應(yīng)，得硝化液；
(3)通氮?dú)鈱⑸鲜鱿趸簤褐岭呋鍛腋∫褐校?br> (4)在(TC 40°C下繼續(xù)攪拌30min 90min后，過濾得到F0X-12粗品；
(5)將上述粗品F0X-12加熱溶解于稀酸中，趁熱過濾，濾液在0°C以下靜置，過濾得FOX-12 產(chǎn)品。其化學(xué)反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按質(zhì)量百分比硝酸硫酸=60% 80%40% 20%的比例配制成混 酸，冷卻至-30 °C~ -50 0C ； (2)將1/6 1/4質(zhì)量比上述硝酸量的氨基磺酸鹽在_30°C _50°C分批投入硝硫混酸中，30min Ih加完，加料完畢后，繼續(xù)在_30°C _50°C硝化20min 120min后終止反應(yīng)，得硝化液； (3)通氮?dú)鈱⑸鲜鱿趸簤褐岭呋鍛腋∫褐校? (4)在(TC 40°C下繼續(xù)攪拌30min 90min后，過濾，得到FOX-12粗品； (5)將上述粗品FOX-12加熱溶解于稀酸中，趁熱過濾，濾液在0°C以下靜置，過濾得FOX-12 產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于所述步驟(I)的硝酸為發(fā)煙硝酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于所述步驟(1)中的硫酸為發(fā)煙硫酸或濃硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于所述步驟(2)中的氨基磺酸鹽為氨基磺酸銨或亞氨基二磺酸銨中的一種或兩者的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于所述步驟(3)中脒基脲懸浮液的制備方法為 A、將質(zhì)量百分比雙氰胺水=5% 10%:95% 90%的比例配制成溶液，加熱至80°C IOO0C ； B、滴加硝酸或硫酸，滴加完后繼續(xù)攪拌30min 60min，溫度降至室溫，即得脒基脲懸浮液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成硝酸脒基脲或硫酸脒基脲的方法，其特征在于所述的硝酸或硫酸均為濃硝酸或濃硫酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成硝酸脒基脲或硫酸脒基脲的方法，其特征在于所述的雙氰胺與硫酸的摩爾比為2 :1 2 :2. 5，雙氰胺與硝酸的摩爾比為I :1 I :2. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于所述步驟(3)中的脒基脲懸浮液溫度為(T20°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于所述步驟(5)中的稀酸為稀硫酸或稀硝酸,濃度為5 30 %(重量)，用量重量比為粗品F0X-12的7 8倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其特征在于所述步驟(2)中氨基磺酸鹽分批投入硝硫混酸中，30min Ih內(nèi)加完。
全文摘要
一種合成N-脒基脲二硝酰胺鹽的方法，其主要特征是將60%～80%的硝酸與40%～20%的硫酸配制成混酸，冷卻至-30℃～-50℃；再將1/6～1/4質(zhì)量比硝酸量的氨基磺酸鹽投入硝硫混酸中，硝化20min～120min后終止反應(yīng)；然后通氮?dú)鈱⑾趸簤褐岭呋鍛腋∫褐蟹磻?yīng)30min～90min，經(jīng)過濾得到N-脒基脲二硝酰胺鹽(FOX-12)粗品。將粗品FOX-12精制得FOX-12產(chǎn)品。本發(fā)明可合成出高純度的FOX-12，且反應(yīng)周期短，操作簡便，生產(chǎn)成本低，適合于放大生產(chǎn)。
文檔編號C07C277/08GK102731345SQ201110450430
公開日2012年10月17日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者丁寧, 任曉婷, 何金選, 盧艷華, 郭瀠媛, 雷晴 申請人:湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所