1.本发明属于绿色化学和含能材料领域，涉及一种有机酸在引发含硼离子液体自燃中的应用。
背景技术：2.含能离子液体除了具有离子液体的大多数特性之外，还拥有特定的含能基团，在拥有较高能量密度的同时，具有较高的稳定性，其中可以与氧化剂结合能自燃的含能离子液体又被成为自燃型离子液体(hypergolic ionic liquids,hils)。hils毒性较低且不易挥发，操作和运输成本较低，具有极大的潜力成为新一代的推进剂燃料。目前关于hils自燃引发剂的研究主要集中在硝酸、双氧水等强氧化剂上，这类氧化剂腐蚀性强，对环境不友好，极易损害装置和造成二次污染，因此寻找一种温和的引发剂用来自发点燃hils是有必要的。
3.有机酸作为一种温和的有机化合物，被广泛的用于有机合成、工农业生产和医药工业等领域。有机酸属于弱酸，大部分游离在体系中，可生成酯、酰氯和酰胺等衍生物。
技术实现要素：4.本发明所要解决的技术问题是针对传统引发剂存在腐蚀性、氧化性强等问题，提供有机酸作为引发剂在温和条件下点燃高能含硼离子液体。
5.为了解决上述技术问题，本发明公开了有机酸在引发含硼离子液体自燃中的应用。
6.其中，所述有机酸与含硼离子液体接触后，可以引发含硼离子液体自燃。
7.具体地，所述的有机酸种类包括但不局限于羧酸、磺酸和硫代羧酸中的任意一种或几种的组合。
8.优选地，所述的羧酸种类包括但不局限于甲酸、苯乙酸或丙酮酸中的任意一种或几种的组合。
9.优选地，所述的磺酸种类包括但不局限于β-氨基乙磺酸、苯磺酸或芳香族磺酸中的任意一种或几种的组合。
10.优选地，所述的硫代羧酸种类包括但不局限于一硫代羧酸或二硫代羧酸中的任意一种或几种的组合。
11.具体地，所述的含硼离子液体由自燃型阴离子和阳离子组成；所述的有机酸与含硼离子液体的混合温度为20℃～40℃。
12.优选地，所述的自燃型阴离子种类包括但不局限于氰基硼氢或硼氢类中的任意一种或几种的组合。
13.优选地，所述的阳离子种类包括但不局限于咪唑类、吡啶类、胍类或四唑类中的任意一种或几种的组合。
14.具体地，所述的自燃型阴离子与阳离子的摩尔比为1：1。
15.进一步地，含硼离子液体在二氯甲烷中制备得到，二氯甲烷的用量将自燃型阴离子化合物与阳离子化合物溶解即可。
16.有益效果：
17.(1)本发明所提供的方法中所用的有机酸为弱酸，通常为游离态，引发高能离子液体燃烧时反应条件温和，解决了硝酸、双氧水等氧化剂自发点火腐蚀性高、氧化性强等问题，同时不会对环境造成二次污染。
18.(2)本发明所提供的方法中所选用的含硼离子液体体积比燃烧热值、能量密度、稳定性高，毒性低，且自燃性能好，在自燃型离子液体点火燃烧中具有广阔的研究前景。
具体实施方式
19.实施例1
20.以1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，硼氢化钠为原料，二氯甲烷为溶剂制备[emim][bh4] 离子液体。在250ml的烧瓶中，加入100mmol的硼氢化钠和100mmol 1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，随后再加入200ml二氯甲烷，室温下继续搅拌48h。过滤除去固体残留，滤液通过旋转蒸发除去二氯甲烷，在60℃下真空干燥24h后再冷冻干燥12h，得到 [emim][bh4]离子液体。
[0021]
实施例2
[0022]
以1-烯丙基-3-氯化甲基咪唑，氰基硼氢化钠为原料，二氯甲烷为溶剂制备[amin] [ch3bn]离子液体。在250ml的烧瓶中，加入100mmol的氰基硼氢化钠和100mmol 1-烯丙基-3-氯化甲基咪唑，随后再加入200ml二氯甲烷，室温下继续搅拌48h。过滤除去固体残留，滤液通过旋转蒸发除去二氯甲烷，在60℃下真空干燥24h后再冷冻干燥12h，得到[amin][ch3bn]离子液体。
[0023]
实施例3
[0024]
以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，氰基硼氢化钠为原料，二氯甲烷为溶剂制备[bmim] [ch3bn]离子液体。在250ml的烧瓶中，加入100mmol的氰基硼氢化钠和100mmol1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，随后再加入200ml二氯甲烷，室温下继续搅拌48h。过滤除去固体残留，滤液通过旋转蒸发除去二氯甲烷，在60℃下真空干燥24h后再冷冻干燥 12h，得到[bmim][ch3bn]离子液体。
[0025]
实施例4
[0026]
以1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯氯盐，氰基硼氢化钠为原料，二氯甲烷为溶剂制备[htbd][ch3bn]离子液体。在250ml的烧瓶中，加入100mmol的氰基硼氢化钠和 100mmol 1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯氯盐，随后再加入200ml二氯甲烷，室温下继续搅拌48h。过滤除去固体残留，滤液通过旋转蒸发除去二氯甲烷，在60℃下真空干燥24h后再冷冻干燥12h，得到[htbd][ch3bn]离子液体。
[0027]
实施例5
[0028]
以1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，氰基硼氢化钠为原料，二氯甲烷为溶剂制备[emim] [ch3bn]离子液体。在250ml的烧瓶中，加入100mmol的氰基硼氢化钠和100mmol1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，随后再加入200ml二氯甲烷，室温下继续搅拌48h。过滤除去固体残留，滤液通过旋转蒸发除去二氯甲烷，在60℃下真空干燥24h后再冷冻干燥 12h，得到[emim][ch3bn]离子液体。
[0029]
实施例6
[0030]
以1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，氰基硼氢化钠为原料，二氯甲烷为溶剂制备[emim] [ch3bn]离子液体。在250ml的烧瓶中，加入100mmol的氰基硼氢化钠和100mmol1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，随后再加入200ml二氯甲烷，室温下继续搅拌48h。过滤除去固体残留，滤液通过旋转蒸发除去二氯甲烷，在60℃下真空干燥24h后再冷冻干燥 12h，得到[emim][ch3bn]离子液体。
[0031]
实施例7
[0032]
以1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，氰基硼氢化钠为原料，二氯甲烷为溶剂制备[emim] [ch3bn]离子液体。在250ml的烧瓶中，加入100mmol的氰基硼氢化钠和100mmol1-乙基-3-甲基咪唑氯盐，随后再加入200ml二氯甲烷，室温下继续搅拌48h。过滤除去固体残留，滤液通过旋转蒸发除去二氯甲烷，在60℃下真空干燥24h后再冷冻干燥 12h，得到[emim][ch3bn]离子液体。
[0033]
实施例8
[0034]
将装有[emim][bh4]离子液体(实施例1制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加丙酮酸，在30℃下丙酮酸与[emim][bh4]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0035]
实施例9
[0036]
将装有[amin][ch3bn]离子液体(实施例2制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加丙酮酸，在30℃下丙酮酸与[amin][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0037]
实施例10
[0038]
将装有[bmim][ch3bn]离子液体(实施例3制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加丙酮酸，在30℃下丙酮酸与[bmim][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0039]
实施例11
[0040]
将装有[htbd][ch3bn]离子液体(实施例4制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加丙酮酸，在30℃下丙酮酸与[htbd][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0041]
实施例12
[0042]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例5制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加丙酮酸，在30℃下丙酮酸与[emim][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0043]
实施例13
[0044]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例5制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加苯磺酸，在30℃下苯磺酸与[emim][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0045]
实施例14
[0046]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例5制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加二硫代二乙酸，在30℃下二硫代二乙酸与[emim][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0047]
实施例15
[0048]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例5制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加甲酸，在30℃下甲酸与[emim][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0049]
实施例16
[0050]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例6制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加
丙酮酸，在20℃下丙酮酸与[emim][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0051]
实施例17
[0052]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例7制备)的坩埚放置在防火砂中，随后滴加丙酮酸，在40℃下丙酮酸与[emim][ch3bn]离子液体接触后会使离子液体自燃。
[0053]
对比例1
[0054]
将装有[emim][bh4]离子液体(实施例1制备)的坩埚放置在防火砂中，在30℃下不滴加引发剂，离子液体不反应。
[0055]
对比例2
[0056]
将装有[amin][ch3bn]离子液体(实施例2制备)的坩埚放置在防火砂中，在30℃下不滴加引发剂，离子液体不反应。
[0057]
对比例3
[0058]
将装有[bmim][ch3bn]离子液体(实施例3制备)的坩埚放置在防火砂中，在30℃下不滴加引发剂，离子液体不反应。
[0059]
对比例4
[0060]
将装有[htbd][ch3bn]离子液体(实施例4制备)的坩埚放置在防火砂中，在30℃下不滴加引发剂，离子液体不反应。
[0061]
对比例5
[0062]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例5制备)的坩埚放置在防火砂中，在30℃下不滴加引发剂，离子液体不反应。
[0063]
对比例6
[0064]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例6制备)的坩埚放置在防火砂中，在20℃下不滴加引发剂，离子液体不反应。
[0065]
对比例7
[0066]
将装有[emim][ch3bn]离子液体(实施例7制备)的坩埚放置在防火砂中，在40℃下不滴加引发剂，离子液体不反应。
[0067]
本发明提供了有机酸在引发含硼离子液体自燃中的应用的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
技术特征：1.有机酸在引发含硼离子液体自燃中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的有机酸为羧酸、磺酸和硫代羧酸中的任意一种或几种的组合。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的羧酸为甲酸、苯乙酸或丙酮酸中的任意一种或几种的组合。4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的磺酸为β-氨基乙磺酸、苯磺酸或芳香族磺酸中的任意一种或几种的组合。5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的硫代羧酸为一硫代羧酸或二硫代羧酸中的任意一种或几种的组合。6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的含硼离子液体由自燃型阴离子和阳离子组成；所述的有机酸与含硼离子液体的混合温度为20℃～40℃。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的自燃型阴离子为氰基硼氢或硼氢类中的任意一种或几种的组合。8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的阳离子为咪唑类、吡啶类、胍类或四唑类中的任意一种或几种的组合。9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的自燃型阴离子与阳离子的摩尔比为1：1。10.根据权利要求1～9中任意一项所述的应用，其特征在于，含硼离子液体在二氯甲烷中制备得到。
技术总结本发明公开了有机酸在引发含硼离子液体自燃中的应用。在室温下将有机酸滴加到含硼离子液体中，会引发含硼离子液体自燃点火。本发明中有机酸作为引发剂，可以在温和条件下引发含硼离子液体燃烧，有效的避免传统自燃引发剂具有氧化性、腐蚀性等问题，极具潜力，同时本发明制备的含硼离子液体具有高能量密度等优点，利于燃烧。利于燃烧。
技术研发人员：曾桂香 范康桥 江伟 朱晨曦 郭向可 杨林林
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
