基于氢键拆分与胶束自组装策略的新型溶剂对TATB的高效溶解方法

摘要

本发明公开了基于氢键拆分与胶束自组装策略的新型溶剂对TATB的高效溶解方法，包括如下步骤：步骤1：TATB溶解用新型溶剂体系的设计与制备；步骤2：分析不同卤素离子对TATB的氢键拆分作用；步骤3：分析不同有机铵盐对TATB的胶束自组装作用；步骤4：分析TATB溶解用新型溶剂体系对TATB的溶解度。本发明针对TATB的高效溶解技术，提出先对TATB的氢键网络进行拆分，再对经氢键拆分的TATB进行胶束自组装，进而促进TATB的高效溶解。基于上述思路，经过设计、制备得到新型的溶剂体系，考察其溶解性能，实现了对TATB的高效溶解。

说明书

技术领域

本发明涉及含能材料、强氢键材料以及难溶性材料等技术领域，更具体地，本发明的实施方式涉及基于氢键拆分与胶束自组装策略对1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的高效溶解技术。

背景技术

1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)是作为一种强氢键材料，不仅作为钝感炸药广泛用于含能材料领域，还可作为显色材料用于液晶领域。TATB作为目前唯一通过美国钝感高能炸药标准(IHE)的单质炸药，分子体系中三个氨基分别与相邻的硝基形成强氢键作用，具有感度低(撞击感度h

可见，常规有机溶剂对TATB几乎没有溶解作用。当前主要采用浓硫酸使TATB氨基质子化以增强对TATB的溶解，然而，浓硫酸具有强氧化性、腐蚀性和酸性，不仅会导致TATB在溶解过程中发生氧化、降解，还给溶解相关的试验操作带来了危险、充满安全隐患。

目前为止，仍然缺乏对TATB具有高效、温和的溶解技术，极大限制了TATB的溶解以及相关的形貌调控与分析检测。

发明内容

当前，常规溶剂对TATB的溶解性较差，而浓硫酸对TATB的溶解具有降解作用和安全风险，目前缺乏温和、高效的溶解技术。为此，本发明提出了基于氢键拆分与胶束自组装策略的溶解技术，实现了TATB的高效、温和溶解，为TATB后续的形貌调控与分析检测提供了新型溶解技术。

为实现基于氢键拆分与胶束自组装策略对TATB的高效溶解，利用卤素离子对TATB的氢键网络进行拆分，再利用有机铵盐对TATB进行胶束自组装，通过组合设计与合成制备得到了相应的新型溶剂体系，并将这种溶剂体系用于TATB的溶解研究，最后实现了新型溶剂体系对TATB的高效溶解。

为得到针对TATB的新型溶解技术与方法，本发明采取的具体技术方案如下：

(1)新型溶剂体系的设计与制备：以卤素离子为阴离子，以有机铵盐为阳离子，通过组合化学设计、有机合成制备得到具有不同阳离子、不同阴离子的卤化有机铵盐。将上述铵盐加热成液态，制备得到TATB溶解用新型溶剂体系。

(2)不同卤素离子对TATB的氢键拆分作用：在具有相同有机铵盐阳离子情况下，考察不同卤素阴离子在TATB溶解过程的氢键拆分作用。接着，更换阳离子类型，进一步考察不同卤素阴离子对TATB的溶解作用。最后，采用紫外吸收光谱表征和证实卤素离子对TATB的氢键拆分作用。

(3)不同有机铵盐对TATB的胶束自组装作用：结合上述步骤(1)和(2)的实验，在具有相同卤素阴离子情况下，考察不同有机铵盐阳离子在TATB溶解过程的胶束自组装作用。接着，更换卤素阴离子类型，进一步考察不同有机铵盐阳离子对TATB的溶解作用。最后，采用激光发射仪观察和证实TATB溶解过程中胶束自组装所形成的丁达尔现象，并采用基于动态光散射的激光粒度仪分析TATB溶解过程中所形成胶束的纳米粒度与大小。

(4)新型溶剂对TATB的溶解研究：在对溶解溶剂进行优化后，首先准确称取一定量的TATB分别加入到不同的卤化有机铵盐溶剂中，一定温度下加热搅拌至溶解，溶解过程中采用手持式手电筒观测和跟踪TATB的溶解状态，采用液相色谱仪定量分析不同溶剂对TATB的溶解度。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

本发明针对TATB的高效溶解技术，提出先对TATB的氢键网络进行拆分，再对经氢键拆分的TATB进行胶束自组装，进而促进TATB的高效溶解。基于上述思路，经过设计、制备得到新型的溶剂体系，考察其溶解性能，实现了对TATB的高效溶解。

附图说明

图1为不同溶剂体系下TATB吸收光谱的变化情况；

图2为新型溶剂空白(右)及其溶解TATB(左)后的丁达尔现象；

图3为新型溶剂空白(右)及其溶解TATB(左)后的纳米粒度表征；

图4为新型溶剂体系(10g)对TATB的最佳溶解度

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

(1)制备卤化有机铵盐溶剂

利用电子天平分别准确称取10～20g卤化有机铵盐于20mL玻璃小瓶中。往小瓶中加入搅拌子，将小瓶置于加热磁力搅拌器上90℃下加热搅拌，经加热30～60min后铵盐固体完全熔化为澄清的液体，得到不同类型的卤化有机铵盐溶剂。

(2)卤素阴离子对TATB的溶解作用

对于具有相同有机铵盐的阳离子，以不同卤素离子组成具有不同阴离子的新型溶剂。在阴离子的氢键拆分作用下，对TATB表现出了明显的溶解作用，溶液颜色由浅黄色变为深红色。采用紫外吸收光谱分析发现，当卤素离子与TATB发生溶解作用后，在444nm处出现了新的紫外吸收峰，如图1所示，其中a为DMSO溶剂空白，b为溶有TATB的DMSO；c、e、g为新型溶剂空白，d、f、h为溶有TATB的新型溶剂，表明TATB的氨基与卤素离子发生作用形成新的氢键，证明了卤素阴离子在TATB溶解过程中产生了氢键拆分作用。

(4)有机铵盐阳离子对TATB的溶解作用

对于具有相同卤素阴离子，以不同有机铵盐阳离子组成具有不同阳离子的新型溶剂。TATB溶液的颜色逐渐加深，由浅黄色变为深红色，表明阳离子对TATB明显的增强溶解作用。采用激光发射仪对可溶解TATB的溶剂体系进行照射，从激光入射路线的垂直方向观察到了明显的激光通路，表现出胶束特有的丁达尔现象。而对于不溶解TATB的有机溶剂进行激光照射，则没有观察到光通路和丁达尔现象，如图2所示。此外，还采用基于动态光散射原理的激光粒度仪分析了溶有TATB的铵盐溶剂的粒度，检测到了明显的纳米颗粒信号，其粒度在20～220nm，进一步证明了新型溶剂中有机铵盐阳离子在溶解TATB过程中具有明显的胶束自组装作用，如图3所示。

(4)新型溶剂体系对TATB的溶解度测试：

首先准确称取5～7g TATB加入到10～20g上述卤化有机铵盐溶剂中，90℃下加热搅拌一小时至饱和溶解，停止磁力搅拌，待不溶的TATB沉降于底部后，取上层清液，过0.22μm滤膜后，经高效液相色谱仪检测上清液中TATB的含量，换算为TATB在溶剂中的溶解度，得到TATB的最佳溶解度为25克TATB/100克溶剂，如图4所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。