| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411035406.3 | 申请日 | 2024-07-31 |
| 公开(公告)号 | CN118955740A | 公开(公告)日 | 2024-11-15 |
| 申请人 | 西南科技大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 伍波; 曾乾桂; 张国杰; 刘勋; 裴重华; 段晓惠; | 第一发明人 | 伍波 |
| 权利人 | 西南科技大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 西南科技大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：四川省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：四川省绵阳市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：四川省绵阳市涪城区青龙大道59号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：621000 |
| 主IPC国际分类 | C08B7/00 | 所有IPC国际分类 | C08B7/00 ; C06B25/02 ; C06B23/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 9 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 成都帝鹏知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 李华; |
| 摘要 | 本 发明 提供了一种硝化 醋酸 丙酸 纤维 素酯及其制备方法与应用，属于含能材料技术领域。本发明提供的制备方法是以醋酸丙酸 纤维素 为原料，经硝化反应即可直接获得。本发明所公开的硝化醋酸丙酸纤维素酯具有良好的热 稳定性 (208.32℃)和可燃性，以及对外界刺激不敏感(IS＞40J)和 能量 (表观分解热为485.7J/g)。其合成工艺简单，不使用高毒性的 有机 溶剂 ，安全性好，同时目标产物不需要特殊的纯化步骤，易于放大化生产，可为其在发射药和混合炸药等领域的实际应用奠定坚实 基础 。 | ||
| 权利要求 | 1.一种硝化醋酸丙酸纤维素酯，其特征在于，所述硝化醋酸丙酸纤维素酯的化学结构如下式<Ⅰ>所示： |
||
| 说明书全文 | 一种硝化醋酸丙酸纤维素酯及其制备方法与应用技术领域背景技术[0002] 纤维素基高分子材料作为一种环境友好材料，具有来源广、成本低、易于制备、环保性等优势。纤维素链表面存在大量的活性羟基官能团(OH)，可通过酯化反应得到多种具有不同功能的纤维素酯高分子材料。其中，作为一种经典的含能粘结剂，硝化纤维素(NC)是其中的羟基被硝酸酯基取代而成的纤维素酯高分子材料，具有可燃性强、燃烧速度快、可与多种增塑剂相容等优点，是性能优异的含能粘结剂。然而，由于其热稳定性能不佳(热分解温度低于180℃)且对外界刺激较敏感，已经不能满足安全弹药发展的现实需求。因此，亟需开发热稳定性能良好、钝感的含能粘结剂。 [0003] 醋酸丙酸纤维素酯(CAP)是由纤维素中的羟基与乙酸和丙酸，在催化剂的作用下，通过酯化反应所形成的一类纤维素基高分子衍生物。它具有较好的机械强度、良好的耐候性以及良好的溶解性、相容性。一般可通过醋酸丙酸纤维素酯结构中的羟基、乙酰基、丙酰基含量以及分子量，来调控其溶解度、相容性、硬度、抗潮性、耐油性等性能。因此，醋酸丙酸纤维素酯应用范围广，开发利用价值高。 [0004] 目前，醋酸丙酸纤维素酯在发射药和混合炸药配方中直接应用时需要提升其燃烧性能和力学性能。如果利用有机官能团改性技术，将高能基团引入醋酸丙酸纤维素酯结构中，则有望实现该目的。但如何进行上述结构的硝化醋酸丙酸纤维素酯的制备，目前并无参考可言。 [0005] 因此，本领域亟需开发热稳定性能良好、钝感的含能粘结剂，为其在发射药和混合炸药的实际应用发展奠定物质基础。 发明内容[0006] 本发明就是为了解决上述问题，从而提供一种新型含能粘结剂硝化醋酸丙酸纤维素酯及其制备方法和应用。 [0007] 为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下： [0008] 一种硝化醋酸丙酸纤维素酯及其制备方法，包括如下步骤： [0009] (1)将醋酸丙酸纤维素酯在低温超声搅拌条件下分散于酸酐中； [0010] (2)在低温下，向步骤(1)中所得体系缓慢加入发烟硝酸进行反应； [0011] (3)对步骤(2)所得反应体系进行梯度升温反应，每个温度点保温反应； [0013] 本发明提供的上述合成方法，是以醋酸丙酸纤维素酯为原料，经硝化反应即可直接得到目标产物。本发明的合成方法确保了反应过程中的安全性，避免了使用高毒性的有机溶剂，其合成工艺操作简单、易于工业化放大生产，所制备的硝化醋酸丙酸纤维素酯具备低敏感性和可燃性可为其在发射药领域的实际应用奠定坚实基础。 [0014] 本发明提供的一种硝化醋酸丙酸纤维素酯的结构式如下式<Ⅰ> [0015] 所示。 [0016] [0017] 式<Ⅰ>中R为任意基团；n为重复结构单元。 [0018] 作为本发明的优选实施方案，步骤(1)中，所述酸酐为为乙酸酐、丙酸酐以及丁酸酐中的任意一种。 [0019] 作为本发明的优选实施方案，步骤(1)所述的醋酸丙酸纤维素原料的乙酰基含量分别为1.5％；丙酰基含量分别为45％。 [0020] 作为本发明的优选实施方案，所述酸酐与醋酸丙酸纤维素的质量比为1：4～5。 [0021] 作为本发明的优选实施方案，进行步骤(2)时，于冰浴进行；更好的是保持温度在5℃以下进行反应，反应时间为5～30分钟；更佳的方案是，保持温度在0℃以下进行反应，反应时间为20分钟，酸酐与发烟硝酸的质量比为4～5:1。 [0022] 作为本发明的优选实施方案，步骤(3)中，首次升温至反应温度为20℃，反应时间为15～30分钟，更进一步的是，反应时间为20分钟；升温至反应温度为35℃，反应时间为25～40分钟，更进一步的是，反应时间为30分钟。 [0023] 本发明的另外一个目的在于提供上述硝化醋酸丙酸纤维素酯在制备发射药方面的应用。 [0024] 本发明的有益效果如下： [0025] 本发明提供了一种新型结构的含能醋酸丙酸纤维素酯，该含能醋酸丙酸纤维素酯具有低感度(IS＞40J)、良好的热稳定性(208.32℃)和能量(表观分解热为485.8J/g)，作为一种新型的含能材料具有很好的应用前景。附图说明 [0026] 图1为实施例1获得的目标产物硝化醋酸丙酸纤维素酯的实物图。 [0027] 图2为实施例1获得的目标产物硝化醋酸丙酸纤维素酯的DSC‑TG图。 具体实施方式[0028] 下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。 [0029] 实施例1 [0030] 将45ml醋酸酐加入到三颈烧瓶中，在搅拌条件下，向其中缓慢加入10g醋酸丙酸纤维素得到粘稠混合体系。当反应体系在0℃以下时，加入5ml发烟硝酸，紧接着继续在0℃下反应20分钟。随后将反应体系缓慢升高温度至25℃，反应25分钟，继续缓慢升温至35℃，反应30分钟。反应完成后，将混合物缓慢倒入冰水，析出固体，过滤。固相产物经洗涤、过滤、干燥，得到产物硝化醋酸丙酸纤维素酯，总产率为93％。 [0031] 产物结构鉴定如下，其中制备的硝化醋酸丙酸纤维素酯的实物图如图1；硝化醋酸丙酸纤维素酯的DSC‑TG图如图2。 [0032] 红外光谱：IR(ATR,cm‑1),υ:2982,2945,1745,1650,1463,1350,1278,1155,1057,839 [0033] 元素分析：N 1.932％,C 49.264％,H 5.594％ [0034] 上述结构鉴定数据证实所得到物质是硝化醋酸丙酸纤维素酯，其化学结构式为： [0035] [0036] 产物硝化醋酸丙酸纤维素酯的性能如下： [0037] 外观：淡黄色固体； [0038] 分解温度峰值：208.32℃。 [0039] 撞击感度：＞20J。 [0040] 实施例2 [0041] 将70ml醋酸酐加入到三颈烧瓶中，在搅拌条件下，向其中缓慢加入10g醋酸丙酸纤维素得到粘稠混合体系。当反应体系在0℃以下时，量取10ml发烟硝酸缓慢加入反应体系中，紧接着继续在0℃下反应15分钟。将反应体系缓慢升高温度至25℃，反应20分钟后，缓慢升温至35℃，反应30分钟，将反应液缓慢倒入冰水，析出固体。固相产物经洗涤、过滤、干燥，得到产物硝化醋酸丙酸纤维素酯，总产率为92％。 [0042] 本实施例制备过程中的反应现象与实施例1相同。 [0043] 本实施例制得的产物结构鉴定结果与实施例1一致。 [0044] 实施例3 [0045] 将225ml丙酸酐加入到三颈烧瓶中，在搅拌条件下，加入50g醋酸丙酸纤维素，得到粘稠的混合液。当反应体系0℃以下时，量取25ml发烟硝酸加入反应体系中，继续在0℃下反应30分钟。然后，将反应体系缓慢升高温度至25℃，在25℃下反应30分钟；紧接着，升温至35℃，反应35分钟。反应完成后，将反应液缓慢倒入冰水，析出固体。固相产物经洗涤、过滤、干燥，得到产物硝化醋酸丙酸纤维素酯，总产率为91％。 [0046] 本实施例制备过程中的反应现象与实施例1相同。 [0047] 本实施例制得的产物结构鉴定结果与实施例1一致。 |
||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈