專利名稱：富勒烯衣康酸金屬鹽衍生物及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發明屬于化合物人工合成技術領域，具體涉及富勒烯衣康酸金屬鹽及其制備技木。該富勒烯衣康酸金屬鹽可作為燃燒催化劑應用于固體火箭推進劑中。
背景技術：
從當前固體推進劑的應用狀況來看，未來固體火箭推進劑的主要發展目標是在高性能、高可靠性的基礎上進一歩降低成本 ，減少對環境的污染，開發和研制高能推進劑、低特征信號推進劑、鈍感推進劑和能量可變、污染少的推進劑。21世紀戰術導彈發動機的第一個要求是低特征信號，第二要求是裝藥符合鈍感彈藥(IM)要求，即對火箭發動機提出“鈍感”的新概念和新要求，發動機的鈍感一方面要求發展新的殼體制造技術，另一方面就是要研制鈍感的固體火箭推進劑(IP)。改性雙基推進劑是ー類比較常用的固體推進劑，采用了雙基黏合劑一硝化纖維素(NO與硝化甘油(NG)。由于NG很敏感而且能量大，在加工處理時危險程度高，因此，用新的鈍感硝酸酷增塑劑取代較敏感的NG。例如，法國火炸藥公司研制的SD1178就是利用三羥甲基こ烷三硝酸酷(TMETN)取代NG，從而降低了推進劑的撞擊感度和摩擦感度。但NC/TMETN體系燃速較低，燃燒性能極難調節，目前常用的燃燒催化劑對該類推進劑燃燒性能的調節效果不理想，因此迫切需要開發新的燃燒催化劑。固體推進劑在燃燒的過程中有穩態燃燒和不穩定燃燒之分，而對穩態燃燒的性能調節和對不穩定燃燒的抑制一直都是推進劑研制人員長期以來的重要研究課題之一。碳在燃燒催化劑中具有獨特而微妙的作用。富勒烯是碳的同素異形體，是由60個碳原子通過大η鍵體系構成的對稱足球狀分子，具有獨特的物理化學性質，因此將ー些對雙基推進劑燃燒催化有效的金屬鹽引入到富勒烯球上，形成富勒烯羧酸金屬鹽，將可能兼具富勒烯和金屬鹽的燃燒催化效果，為鈍感改性雙基推進劑提供ー種綜合性能優異的新型燃燒催化劑。
發明內容
本發明的目的之一，是提供一種兼具金屬鹽和炭黑的催化性能的物質，將其用作火箭推進劑的催化劑或助劑，提高火箭推進劑的燃燒性能；
本發明的目的之ニ，是提供一種上述物質的制備方法。本發明的技術方案是
富勒烯衣康酸金屬鹽衍生物，該衍生物的結構如下式
I -
\J/fCH2COO
(I)式中:M為Pb、Cu、Bi之一；
X ^ 120 ；
I( 30;z 5 xXy。所述富勒烯衣康酸金屬鹽衍生物用作固體火箭推進劑的催化劑或助劑。以富勒烯C6tl和衣康酸為原料，在有機溶劑中，通過引發劑引發，使自由基聚合反應，得到富勒烯衣康酸共聚物，該富勒烯衣康酸共聚物再與金屬硝酸鹽在水溶劑中反應，制得富勒烯衣康酸金屬鹽。所述富勒烯與衣康酸的摩爾比為1:10 1:500，金屬硝酸鹽與富勒烯衣康酸衍生物的摩爾質量比為1000:1 3000:1，溶劑質量為反應物質量和的10 1000倍。
該方法包括步驟
首先將富勒烯、衣康酸、引發劑和有機溶劑投入到反應器中，控溫至0°c 100°C，攪拌反應0.5 5 d，反應完畢后進行純化處理，S卩先用石油醚沉降出共聚物，然后除去低聚物、反應剩余的単體和引發劑，然后再用甲苯和丙酮沉降，抽濾得到的固體即為富勒烯衣康酸共聚物；稱取一定量的富勒烯衣康酸共聚物溶于適量蒸餾水中，用無機酸、無機堿調節pH值為5 8,控溫至0°C 90°C,在攪拌條件下加入金屬硝酸鹽的水溶液，攪拌反應O. 5 48 h,有固體析出，分尚,水洗3 4遍,干燥后所得固體即為富勒烯衣康酸金屬鹽。所述金屬硝酸鹽是硝酸鉛、硝酸銅、硝酸鉍之一。所述無機酸是硝酸、硫酸、鹽酸之一；所述無機堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀之一。所述有機溶劑是苯、甲苯、ニ甲苯、氯苯、鄰ニ氯苯、丙酮、こ醇、石油醚、環己烷、1,4-ニ氧六環之一。本發明的有益效果
富勒烯是碳的同素異形體，是由60個碳原子通過大π鍵體系構成的特別穩定的對稱足球狀分子，具有獨特的物理化學性質，因此將ー些對雙基推進劑燃燒催化有效的金屬鹽引入到富勒烯球上，形成富勒烯衣康酸金屬鹽，兼具金屬鹽和炭黑的催化性能，為鈍感改性雙基推進劑提供ー種綜合性能優異的新型燃燒催化劑或助劑，在固體火箭推進劑燃燒催化劑領域具有良好的發展潛力和市場前景。本發明產品制備方式簡單方便，分離提純容易，產率高，適合エ業化生產。
圖I是富勒烯衣康酸鉛鹽的紅外光譜圖 圖2是富勒烯衣康酸銅鹽的紅外光譜圖
具體實施例方式下面給出實施例擬對發明作進ー步說明，但不能理解為是對本發明保護范圍的限制，該領域的技術人員根據上述本發明內容對本發明作出的一些非本質的改進和調整仍應屬于本發明的保護范圍。實施例I :
富勒烯衣康酸鉛鹽的制備方法稱取360 mg的C6Q、10g衣康酸和2g BPO于250ml三ロ燒瓶中，加入150ml ニ氧六環，75で攪拌2 d，至燒瓶底部無C6tl存在，停止反應，用1500ml石油醚沉降共聚物，然后再加入少量甲苯洗滌，檢測富勒烯是否反應完全，丙酮溶解共聚物并用甲苯再沉降幾次。將共聚物溶于蒸餾水中得棕色水溶液1，稱取一定量的硝酸鉛溶于蒸餾水中得無色透明溶液2。用稀HN03、Na0H溶液調節水溶液I的PH在5_6的范圍，劇烈攪拌下加入透明溶液2，有大量土黃色沉淀產生。靜置一段時間，繼續往上層清液滴加透明溶液2至無明顯沉淀產生，此時清液為淡黃色。抽濾，洗滌多次后，50°C真空干燥72h。原子吸收測試鉛含量位46. 6%。所得富勒烯衣康酸鉛鹽的紅外光譜見圖I。實施例2:
富勒烯衣康酸銅鹽的制備方法
稱取360 mg的C6Q、10g衣康酸和2g BPO于250ml三ロ燒瓶中，加入150ml ニ氧六環， 75で攪拌2 d，至燒瓶底部無C6tl存在，停止反應，用1500ml石油醚沉降共聚物，然后再加入少量甲苯洗滌，檢測富勒烯是否反應完全，丙酮溶解共聚物并用甲苯再沉降幾次。將共聚物溶于蒸餾水中得棕色水溶液1，稱取一定量的硝酸銅溶于蒸餾水中得藍色透明溶液2。稀HN03、Na0H溶液調節PH在6_7之間，加入透明溶液2后水溶液I中出現墨綠色沉淀。靜置，滴加硝酸銅溶液無明顯沉淀產生，此時上清液為綠色。抽濾、洗滌至濾液為淡黃色，50°C下真空干燥72h。原子吸收測得產物中銅含量為42. 8%，所得富勒烯衣康酸銅鹽的紅外光譜見圖2。
權利要求
1.富勒烯衣康酸金屬鹽衍生物，其特征在于，該衍生物的結構如下式
2.權利要求I所述富勒烯衣康酸金屬鹽衍生物的用途，用作固體火箭推進劑的催化劑或助劑。
3.權利要求I所述富勒烯衣康酸金屬鹽類衍生物的制備方法，其特征在干，以富勒烯C60和衣康酸為原料，在有機溶劑中，通過引發劑引發，使自由基聚合反應，得到富勒烯衣康酸共聚物，該富勒烯衣康酸共聚物再與金屬硝酸鹽在水溶劑中反應，制得富勒烯衣康酸金屬鹽。
4.如權利要求3所述的富勒烯衣康酸金屬鹽類衍生物的制備方法，其特征在于，所述富勒烯與衣康酸的摩爾比為1:10 1:500，金屬硝酸鹽與富勒烯衣康酸衍生物的摩爾質量比為1000:1 3000:1，溶劑質量為反應物質量和的10 1000倍。
5.如權利要求3或4所述富勒烯衣康酸金屬鹽類衍生物的制備方法，其特征在干，該方法包括步驟 首先將富勒烯、衣康酸、引發劑和有機溶劑投入到反應器中，控溫至0°c 100°C，攪拌反應O. 5 5 d，反應完畢后進行純化處理，即先用石油醚沉降出共聚物，然后除去低聚物、反應剩余的単體和引發劑，然后再用甲苯和丙酮沉降，抽濾得到的固體即為富勒烯衣康酸共聚物；稱取一定量的富勒烯衣康酸共聚物溶于適量蒸餾水中，用無機酸、無機堿調節pH值為5 8,控溫至0°C 90°C,在攪拌條件下加入金屬硝酸鹽的水溶液，攪拌反應O. 5 48 h,有固體析出，分尚,水洗3 4遍,干燥后所得固體即為富勒烯衣康酸金屬鹽。
6.如權利要求5所述富勒烯衣康酸金屬鹽類衍生物的制備方法，其特征在于，所述金屬硝酸鹽是硝酸鉛、硝酸銅、硝酸鉍之一。
7.如權利要求5所述富勒烯衣康酸金屬鹽類衍生物的制備方法，其特征在于，所述無機酸是硝酸、硫酸、鹽酸之一；所述無機堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀之一。
8.如權利要求5所述富勒烯衣康酸金屬鹽類衍生物的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑是苯、甲苯、ニ甲苯、氯苯、鄰ニ氯苯、丙酮、こ醇、石油醚、環己烷、1，4-ニ氧六環之
全文摘要
本發明公開了富勒烯衣康酸金屬鹽及其制備方法和用途。它是以富勒烯C60和衣康酸為原料，通過自由基聚合反應合成得到富勒烯衣康酸衍生物，富勒烯衣康酸衍生物再和金屬硝酸鹽在特定條件下反應制得富勒烯衣康酸金屬鹽，這些富勒烯衣康酸金屬鹽可作為燃燒催化劑在新型固體火箭推進劑中獲得應用。
文檔編號B01J31/06GK102863595SQ20121032694
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者金波, 彭汝芳, 趙鳳起, 徐司雨, 劉強強, 楚士晉 申請人:西南科技大學