專利名稱：一種碳硼烷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于推進(jìn)劑用化學(xué)品合成領(lǐng)域，是以鹵丙炔為原料，通過(guò)親核取代反應(yīng)合 成含不飽和碳碳雙鍵的炔丙基醚，由炔丙基醚結(jié)構(gòu)中的炔基與癸硼氫加成，得到一類含不 飽和碳碳雙鍵的碳硼烷。
背景技術(shù)：
碳硼烷是硼氫化合物與炔類反應(yīng)生成的一種二十四面體的閉型籠狀結(jié)構(gòu)的化合 物，國(guó)外已作為固體推進(jìn)劑高燃速調(diào)節(jié)劑或粘結(jié)劑而廣泛研究，并發(fā)展了一系列穩(wěn)定的碳 硼烷化合物，它們能與推進(jìn)劑組分相容，特別是能使復(fù)合推進(jìn)劑和雙基推進(jìn)劑獲得高燃速 或超高燃速等良好彈道性能。如1976年美國(guó)通用動(dòng)力公司研制的“蝮蛇”火箭筒用復(fù)合推 進(jìn)劑，采用碳硼烷作為高燃速催化劑大大改進(jìn)了武器的性能和精度。1974年美國(guó)陸軍部采 用正己基碳硼烷作為燃速調(diào)節(jié)劑研制成“衛(wèi)兵”反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)備用的高燃速推進(jìn)劑。正己基碳硼烷與其它品種如異丙基碳硼烷、正丁基碳硼烷(NBC)等常溫下都是液 體，將它們加入端烴基聚丁二烯(HTPB)復(fù)合推進(jìn)劑、端竣基聚丁二烯(CTPB)復(fù)合推進(jìn)劑及 聚氨酯(PU)復(fù)合推進(jìn)劑中時(shí)，用量為10% 13%，一方面可起增塑劑的作用，同時(shí)又能使 推進(jìn)劑的燃速提高2至3倍。這類烷基碳硼烷衍生物作為增塑型燃速催化劑應(yīng)用于復(fù)合固 體推進(jìn)劑時(shí)，存在的最大問(wèn)題是遷移至復(fù)合固體推進(jìn)劑表面使推進(jìn)劑儲(chǔ)存穩(wěn)定性和安全性 能惡化。利用碳硼烷烯烴衍生物分子結(jié)構(gòu)中C = C雙鍵參與推進(jìn)劑的交聯(lián)固化反應(yīng)，可 望克服其遷移性。但是，當(dāng)碳硼烷籠型結(jié)構(gòu)與雙鍵間甲基數(shù)少時(shí)，C = C反應(yīng)性差。例如， 4-(1-碳硼烷基)-丁烯能發(fā)生加成反應(yīng)，但烯丙基、乙烯基或異丙烯基碳硼烷則都不能發(fā) 生自由基加成反應(yīng)。同樣這些雙鍵也不與過(guò)氧化氫、溴化碘等反應(yīng)。這種雙鍵的特異性主 要是由于雙鍵與碳硼烷籠型結(jié)構(gòu)間有電子相互作用所致，碳硼烷籠型結(jié)構(gòu)強(qiáng)的吸電子作用 使雙鍵的親核性大為減弱。對(duì)于異丙烯基碳硼烷的紫外光譜、分子折射及對(duì)堿金屬在液氨 溶液中的加成反應(yīng)的研究都表明這個(gè)雙鍵的性質(zhì)與共軛雙鍵相同。在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明設(shè)計(jì)并制備了一種含烯基醚側(cè)鏈的碳硼烷，其碳碳雙鍵經(jīng) 由氧原子鍵連到籠型碳硼烷結(jié)構(gòu)上，得到的含烯基醚側(cè)鏈的碳硼烷衍生物具有以下幾方面 的優(yōu)點(diǎn)(1)常溫下是液體，用于復(fù)合固體推進(jìn)劑中可起增塑劑的作用；( 硼含量高，能有 效提高推進(jìn)劑的燃速；C3)碳碳雙鍵不具有共軛性、反應(yīng)性強(qiáng)，通過(guò)碳碳雙鍵參與推進(jìn)劑的 交聯(lián)固化反應(yīng)可克服其遷移性；(4)與以碳硼烷衍生物為原料制備碳硼烷衍生物相比，本 發(fā)明合成過(guò)程中，最后一步為癸硼氫加成生成碳硼烷，這對(duì)于合成成本主要集中于癸硼氫 的籠型碳硼烷來(lái)說(shuō)，癸硼氫利用率高，碳硼烷成本低，有利于其工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種碳硼烷及其制備方法，具體是指一種含烯基醚側(cè)鏈的籠型碳硼 烷及其制備方法，利用烯基醚側(cè)鏈中碳碳雙鍵參與固體推進(jìn)劑交聯(lián)固化反應(yīng)，可以解決現(xiàn)有增塑型碳硼烷作為固體推進(jìn)劑燃速催化劑添加時(shí)存在的遷移問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的碳硼烷，其結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1. 一種碳硼烷，其特征在于其結(jié)構(gòu)式為
2.權(quán)利要求1所述碳硼烷的制備方法，包括親核取代反應(yīng)制備炔丙基醚和加成反應(yīng)制 備碳硼烷，其特征在于如下步驟，步驟1 親核取代反應(yīng)制備炔丙基醚技術(shù)配方及反應(yīng)條件成份重量比醚類溶劑10 30有機(jī)堿3 7親核試劑1 10鹵丙炔5將上述配方中的醚類溶劑、有機(jī)堿、親核試劑和鹵丙炔依次加入到反應(yīng)器中，攪拌，在 20 100°C下反應(yīng)3 48h ；反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液過(guò)濾除去生成的鹽，濾液在40 iicrc蒸餾除溶劑，得炔丙基醚；上述醚類溶劑為乙醚、四氫呋喃、1，4_ 二氧六環(huán)、乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚及其任 意兩種以上混合物，混合時(shí)重量比為1 5 5 1 ； 上述有機(jī)堿為吡啶、三乙胺或二乙胺；所涉及的親核試劑為烯丙醇、丁烯醇、己烯醇、乙二醇烯丙基醚、一縮乙二醇烯丙基醚、 甲基丙烯酸羥甲酯或甲基丙烯酸羥乙酯；所涉及的鹵丙炔為溴丙炔、碘丙炔或氯丙炔； 步驟2 加成反應(yīng)制備碳硼烷技術(shù)配方及反應(yīng)條件 成份重量比乙腈5 30癸硼氫1炔丙基醚1 5將上述配方中的溶劑乙腈、癸硼氫和步驟1所制備的炔丙基醚中的一種依次加入到反應(yīng)器中，攪拌，在50 100°C下反應(yīng)6 48h ；反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，過(guò)濾，濾液 在50 100°C下蒸餾除溶劑，得C = C雙鍵通過(guò)醚鍵鍵連在籠型碳硼烷結(jié)構(gòu)上的含不飽和 基團(tuán)的碳硼烷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種碳硼烷及其合成方法。以鹵丙炔為原料，通過(guò)親核取代反應(yīng)合成含不飽和碳碳雙鍵的炔丙基醚，該炔丙基醚中的炔基與癸硼氫加成，得到一類碳碳雙鍵通過(guò)醚鍵鍵連于籠型碳硼烷結(jié)構(gòu)上的反應(yīng)性碳硼烷。合成的反應(yīng)性碳硼烷常溫下是液體，用作復(fù)合固體推進(jìn)劑燃速催化劑可同時(shí)起增塑劑的作用，所含有的不飽和基團(tuán)碳碳雙鍵不具有共軛性、反應(yīng)性強(qiáng)，可望通過(guò)參與復(fù)合固體推進(jìn)劑的交聯(lián)固化反應(yīng)克服其遷移性。含不飽和碳碳雙鍵的碳硼烷合成成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07F5/05GK102140105SQ20111006319
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者呂德斌, 李戰(zhàn)雄 申請(qǐng)人:營(yíng)口天元化工研究所股份有限公司