Спосіб одержання 1,1′-діетилфероцену як каталізатора швидкості горіння вибухових високоенергетичних композицій

Реферат: Спосіб одержання 1,1'-діетилфероцену як каталізатора швидкості горіння вибухових високоенергетичних композицій шляхом відновлення 1,1'-діацетилфероцену. Відновлення проводять під дією водного гідразингідрату та гідроксиду калію при 120-130 °С у середовищі діетиленгліколю протягом 2-3 годин. UA 72965 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ 1,1'-ДІЕТИЛФЕРОЦЕНУ ЯК КАТАЛІЗАТОРА ШВИДКОСТІ ГОРІННЯ ВИБУХОВИХ ВИСОКОЕНЕРГЕТИЧНИХ КОМПОЗИЦІЙ UA 72965 U UA 72965 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до ракетно-космічної галузі і стосується сумішевих твердих ракетних палив (СТРП), а саме - виробництва штатного регулятора швидкості горіння вибухових високоенергетичних композицій, наприклад 1,1-діетилфероцену. СТРП, які містять у своєму складі неорганічний окиснювач, порошок алюмінію, низькомолекулярний каучук з функціональними гідроксильними або карбоксильними групами є найбільш поширеними [1]. Швидкість горіння таких палив регулюється частково за рахунок каталізаторів горіння [2]. До ефективних каталізаторів горіння таких композицій належать фероцен та його похідні, серед яких найпоширенішим є 1,1 -діетилфероцен (ДАФ-2). Відомі способи одержання 1,1'-діетилфероцену передбачають відновлення 1,1'діацетилфероцену (ДАФ) із застосуванням як відновлювачів - алюмогідридів лужних металів [3] або гідридів бору в присутності кислот Бренстеда [4]. Наведені способи мають суттєві недоліки, серед яких можна зазначити застосування дорогих відновлювачів; органічних зневожених розчинників та присутності інертного газу, що приводить до підвищення ціни виробництва. Процес відновлення та розкладання реакційної маси є вибухо- та пожежонебезпечним і потребує застосування спеціального обладнання та підвищених засобів техніки безпеки. Продуктами розкладу гідридних відновлювачів є оксиди відповідних металів, які потребують системи очищення та утилізації. Найбільш близьким до запропонованого рішення за технічною сутністю є спосіб, який передбачає відновлення 1,1'-діацетилфероцену (ДАФ) до 1,1'-діетилфероцену гідрогеном під тиском у присутності платинового каталізатора [5]. Відповідно до прототипу в автоклаві змішують метанольний розчин 1,1'-діацетилфероцену з каталізатором, що містить 5 % платини, та насичують його гідрогеном 24 години під тиском 40 атмосфер. Суміш відфільтровують від каталізатора, розчинник відганяють, продукт двічі переганяють при зниженому тиску. Вихід 25 продукту - 60 %, температура кипіння 87-89 °С при 0,15 mm, nD =1,5761. Спосіб-прототип має наступні недоліки: низький вихід цільового продукту; використання у технологічному процесі дорогого металу - платини, що приводить до підвищення собівартості продукту, застосування газоподібного гідрогену під тиском, що потребує спеціального обладнання та застосування додаткових засобів вогне- та вибухозабезпечення. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення виходу 1,1'-діетилфероцену, спрощення процесу відновлення, забезпечення економічності та пожежної безпеки технологічного процесу за рахунок використання дешевих та безпечних компонентів. Поставлена задача вирішується тим, що відновлення 1,1'-діацетилфероцену проводять під дією водного гідразингідрату та гідроксиду калію при 120-130°С у середовищі діетиленгліколю протягом 2-3 годин. Приклад виконання способу: у тригорлу круглодонну колбу, оснащену термометром та холодильником, завантажили 0,0074 моль ДАФ, 0,0948 моль діетиленгліколю, 0,0997 моль гідразингідрату, 0,0713 моль КОН. Нагрівали суміш протягом 2-3 годин над колбонагрівачем при температурі 120-130 °С. Реакційну суміш виливали у воду, нейтралізували водним розчином НСl до рН=7, екстрагували толуолом. Розчинник відганяли при зниженому тиску, потім очищали шляхом перегонки і знову використовували як екстрагент. Залишок після видалення розчинника переганяли у вакуумі при температурі 134 °С (12 мм.рт.ст.) і отримували рідину темночервоного кольору з характерним запахом камфори. Вихід 1,1'-діетилфероцена 68-72%, nD = 1,5760. Інші приклади виконання способу наведені в таблиці 1. 45 Таблиця 1 Приклад 1. 2. 3. 50 Час нагрівання суміші, години 2,0 2,5 3,0 Температура, °С Вихід продукту, % 120 125 130 68 70 72 Суттєвою ознакою заявленого технічного рішення є підвищення безпеки процесу відновлення 1,1'-діацетилфероцену, що пов'язано з відсутністю горючого та вибухонебезпечного гідрогену, зі спрощенням апаратурного оформлення технологічного процесу, який не потребує використання складного та вибухонебезпечного автоклава, спеціально обладнаного приміщення для роботи з апаратами під тиском та спеціально підготовленого персоналу. Підвищення виходу цільового продукту та зменшення його собівартості досягається за рахунок використання дешевих екологічно безпечних речовин та 1 UA 72965 U 5 10 15 рециклінгу органічних розчинників. Реакція відновлення 1,1'-діацетилфероцену до 1,1'діетилфероцену відбувається за рахунок розкладу гідразину під дією лугу до газоподібного нітрогену, який є екологічно безпечною речовиною. Джерела інформації: 1.Смирнов Л.А. Создание смесевых твердых топлив. / Л.А. Смирнов, Г.В. Клабухов. - - Μ.: ΜΓΑΧΜ, 1997. - Ч. 1. 2.Перевалова Э.Г. Методы элементоорганической химии. Железоорганические соединения. Ферроцен./ Э.Г. Перевалова, М.Д.Решетова, К.И. Грандберг, М.: «Наука», 1983. -С. 442-444. 3. Пат. 5550267 США, МКИ C07F 17/02, C07F 17/00. Спосіб синтезу галоалкілфероценів / Graindorge Herve (FR), Mondet Jean-Claude (FR), Vincent Charles-Henry (FR); Poudres & Explosifs Ste Nale (FR). - №19940007223 Заявл. 14.06.1994; Опубл. 27.08.1996. 4. Пат. 1948325 КНР, МКИ C07F 17/02,C07F 17/00. Метод синтезу етилдициклопентадієнілу заліза / Не Koubao Yuan (CN); Shanghai Tnst Of Chemical Reag (CN). - №20051030390 Заявл. 11.10.2005; Опубл. 18.04.2007. 5. Martin Vogel, Marvin Rausch, Harold Rosenberg. Похідні фероцену. III. Одержання деяких ацилфероценів та алкілфероценів // J. Org. Chem. - 1957. - 22 (9).-PP. 1016-1018. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб одержання 1,1'-діетилфероцену як каталізатора швидкості горіння вибухових високоенергетичних композицій шляхом відновлення 1,1'-діацетилфероцену, який відрізняється тим, що відновлення проводять під дією водного гідразингідрату та гідроксиду калію при 120-130 °С у середовищі діетиленгліколю протягом 2-3 годин. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2