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多环季胺类自燃离子液体的设计合成
原玉涛
学位类型硕士
导师张延强  
2017-07
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位专业化学工程
关键词自燃离子液体 密度 点火延迟时间 多环结构
摘要

在航天系统中,推进剂是动力核心。目前应用的肼类燃料易挥发、剧毒,亟待研发绿色替代品。离子液体具有低蒸汽压、低毒、高稳定性的特点,同时,部分离子液体还具有良好的“自燃”特性,成为极具潜力的新型推进剂燃料。但是自燃离子液体的密度有待进一步提高,从而实现推进剂装载量和比冲的提升。本文针对提高自燃离子液体密度,提出多环化和增加重原子的思路,设计合成新型离子液体,内容如下:设计合成了1-氮-双环[2,2,2]辛烷类自燃离子液体,测试结果表明:分解温度230-322 °C,密度1.06-1.27 g cm-3,比冲261.3.5-265.2 s,生成焓7.8-431.1 kJ mol-1,点火延迟时间14-186 ms。其中,1-甲基-1-氮-双环[2,2,2]辛烷二氰胺盐(1.20 g cm-3)密度高于单环同分异构化合物N-甲基-N-烯丙基吡咯二氰胺盐(1.05 g cm-3);1-炔丙基-1-氮-双环[2,2,2]辛烷二氰胺盐综合性能良好,如密度1.19 g cm-3,比冲265.2 s,生成焓431.1 kJ mol-1,点火延迟时间14 ms。设计合成了1,4-二氮-双环[2,2,2]辛烷类自燃离子液体,测试结果表明:分解温度200-282 °C,密度1.10-1.31 g cm-3,生成焓113.9-537.5 kJ mol-1,比冲260.5-266.2 s,点火延迟时间20-1053 ms。1,4-二氮-双环[2,2,2]辛烷类离子液体的热稳定性低于、密度高于相应的1-氮-双环[2,2,2]辛烷类离子液体。其中,1-炔丙基-1,4-二氮-双环[2,2,2]辛烷二氰胺盐密度(1.25 g cm-3)高于相应的单环同分异构化合物1-乙烯基-3-丙基咪唑二氰胺盐(1.07 g cm-3)。设计合成了5,7-二甲基-1,3-二氮金刚烷类离子液体,测试结果表明:分解温度157 -305 °C,密度1.18-1.26 g cm-3,生成焓11.9-140.9 kJ mol-1,比冲257.8-263.8 s。其中含炔丙基支链的离子液体可以与白色发烟硝酸发生自燃反应。综上所述,本文在提高密度的指导思想下,设计合成了1-氮-双环[2,2,2]辛烷类、1,4-二氮-双环[2,2,2]辛烷类、5,7-二甲基-1,3-二氮金刚烷类自燃离子液体,表征了所得离子液体的结构、玻璃化转变温度、热稳定性、自燃性及比冲,并进行了充分的讨论。测试结果证实三类离子液体具有相对高的密度,可达1.31 g cm-3,为高密度自燃离子液体发展提供了数据支撑和科学依据。 

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/24294
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
原玉涛. 多环季胺类自燃离子液体的设计合成[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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