单、双二茂铁基三氮唑化合物的合成和热稳定性及对AP的催化分解

为了改善二茂铁基衍生物的燃烧催化性能，向其引入富氮的高能基团，以构建具有良好热稳定性、燃烧催化活性的新型二茂铁基三氮唑化合物。用含三氮唑基团的化合物为原料与二茂铁甲酰氯、二茂铁甲醛反应，分别合成单、双二茂铁基三氮唑化合物，通过¹H NMR、¹³C NMR、X-射线单晶衍射、IR和UV-Vis对化合物的结构进行表征，并测定其抗氧化性、热稳定性及对AP的催化性能。结果表明，合成的化合物的电位差值均大于80mV,具有一定的抗氧化性；单二茂铁基三氮唑化合物A1～A4的热分解温度在200℃左右，双二茂铁基三氮唑化合物A5～A7的热分解温度在240～380℃,因此后者的热稳定性相对前者更高；化合物对AP有一定的催化性能，均能引起AP的两个放热峰不同程度地提前，其中单、双核二茂铁基三氮唑化合物对AP的低温放热峰分别提前了69～84℃、56～62℃,高温放热峰分别提前了144～165℃、153～184℃。由此得知双核二茂铁基三氮唑化合物对AP的催化性能优于单核二茂铁基三氮唑化合物。     

纳米LaCoO3对RDX基混合炸药的热分解特性和感度的影响

用DSC和DTA研究了LaCoO3对含AP的RDX基混合炸药热分解特性的影响。结果表明,纳米LaCoO3对含有AP的RDX基爆炸混合物的热分解具有一定的催化作用;纳米LaCoO3使RDX基混合炸药的撞击感度和热感度降低,摩擦感度增大。     

含超细高氯酸铵核-壳型复合材料的制备

用超临界流体沉积技术中的SAS法制备了超细HMX，AP，CL-20以及Al—FPM2602核-壳型复合材料。通过氟橡胶FPM2602在超细HMX，AP，CL-20和Al混合物表面的沉积，达到对混合物进行包覆改性的目的。吸湿性试验表明，该核壳型复合材料的抗湿能力得到明显提高。对该超细核壳型复合材料进行了撞击感度、火焰感度、爆发点测试。结果表明，与未包覆的混合物相比，该超细核-壳型复合材料的性能有了一定的提高。超临界流体沉积技术中的SAS法是制备含水溶性超细含能复合材料的绿色环保方法。     

外电场对HMX/DMI共晶感度影响的理论研究

为研究外电场对共晶含能材料HMX/DMI感度的影响,分别采用DFT-B3LYP-D3、M06-2X-D3和ωB97XD方法,在6-311+G(d,p)水平下,对HMX/DMI的稳定构型施加±0.005a.u.、±0.010a.u.、0.00a.u.的外电场,分析了电子密度转移、硝基基团电荷、分子表面静电势及引发键变化。结果表明,施加正向外电场时,电场强度越大,炸药感度越高。施加负向外电场时,电场强度越大,炸药感度越低;随着负向外加电场的增强,引发键电子云密度越大,引发键强度增大,导致HMX/DMI感度降低;负向外加电场增加,硝基基团所带负电荷由0.126e增至0.325e,感度降低;分子表面静电势研究分析表明,施加负向电场时,分子表面静电势增大,共晶感度降低;引发键变化分析表明,负向外加电场强度增加,引发键键长由0.1386nm降至0.1367nm,引发键键解离能由180.252kJ/mol增加到180.782kJ/mol,共晶化合物感度降低。     

纳米催化材料与超细高氯酸铵的均匀复合及对复合改性双基推进剂的增速降感研究

为了提高复合改性双基推进剂的燃速，采用超音速气流粉碎技术将纳米催化材料(纳米亚铬酸铜、纳米氧化镉)原位分散于超细高氯酸铵(AP)表面，制备出纳米催化材料/超细AP复合物，并应用于改铵铜(GATo)高燃速改性双基推进剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热测试(DSC)、机械感度测试、静电火花感度测试等方法对纳米催化材料/超细AP复合粒子进行了分析表征，对制得的含纳米催化材料/超细AP复合粒子的GATo推进剂分别进行了燃烧性能、力学性能、机械感度和安定性研究。结果表明，在超音速气流粉碎力场作用下，在实现AP超细化的同时，实现了纳米催化材料在其表面的原位均匀分散，既提高了超细AP的热分解速率，又降低了超细AP的机械感度。与空白GATo推进剂相比，含有纳米催化材料/超细AP复合粒子的GATo推进剂燃速从55mm/s提升至70.27mm/s(20℃、10MPa),增幅达27.8%,力学性能和安定性基本保持不变，摩擦感度从95%降至80%,撞击感度特性落高值从13.9cm提高到14.7cm,实现了CMDB推进剂的高燃速与低感度的有效平衡。     

铝基核壳材料AP/Al的制备及性能研究

以AP和铝粉为原料,采用“AP预处理+表面沉积”两步法工艺制备了以铝粉为“壳”的铝基核壳材料AP/Al;采用SEM-EDS、粒度分析、密度测试等方法表征了AP/Al的表面形貌、元素分布、粒度分布和密度等物理特性,对比测试了铝基核壳材料AP/Al的感度性能、热分解性能、爆热及残渣活性铝含量并与AP/Al物理混合物进行了对比;运用Flynn-Wall-Ozawa方程计算了AP/Al物理混合物及铝基核壳材料AP/Al的分解活化能,并通过高速摄像机记录了铝基核壳材料AP/Al的燃烧特性。结果表明,铝基核壳材料AP/Al是以AP为“核芯”、铝粉为“壳”,密度为2.0485g/cm³的类球形颗粒;相比于物理混合物,铝基核壳材料AP/Al静电火光感度由27.94mJ提高至102.88mJ,AP低温分解和高温分解活化能分别提升10.9和9.0kJ/mol,爆热值未出现明显降低(物理混合物为9298.4J/g,铝基核壳材料AP/Al为9260.6J/g),但铝基核壳材料AP/Al残渣中活性铝质量分数降低90%以上;有别于传统铝粉燃烧的拖拽火焰,铝基核壳材料AP/Al燃烧时,铝液滴溅...     

超细ANPyO/HMX混晶炸药的制备与性能

为提高超细ANPyO/HMX的能量输出,采用溶剂/非溶剂法和水悬浮法制备了超细ANPyO/HMX混晶炸药。用SEM、XRD、红外光谱对其结构进行表征,并测试了其比表面积、真空安定性、撞击感度、冲击波感度、爆速和飞片起爆感度。结果表明,XRD和红外光谱特征峰的位移现象说明超细混晶炸药中ANPyO分子的氨基与HMX分子的硝基形成了分子间氢键;ANPyO/HMX混晶炸药(ANPyO与HMX质量比为70∶30)撞击感度为138cm,真空安定性为1.72mL/g(200℃)和4.50mL/g(250℃)。装药密度为1.84g/cm3时,混晶炸药冲击波感度为7.1mm,爆速为8 080m/s,最低起爆电压为2.91kV,是一种感度适中、易于被短脉冲起爆、能量输出高的超细混晶炸药。     

球形ADN及ADN@AP复合粒子的制备与性能研究

为了改善二硝酰胺铵(ADN)的吸湿性，提高其安全性能，促进其大规模实际应用，采用溶剂-非溶剂法制备球形ADN及ADN@AP复合粒子。通过扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪、TG-DSC同步热分析仪、撞击感度仪、恒温恒湿箱对所制备样品的形貌、晶体结构、热分解性能、撞击感度和吸湿性进行表征和测试，并与原料ADN、ADN/AP混合物进行比较。结果表明，ADN@AP复合粒子以ADN为核，AP为壳，形状规则；相比于原料ADN和ADN/AP混合物，ADN@AP复合粒子的反应活化能降低了35.1kJ/mol和10.73kJ/mol,撞击感度降低了100.10%和26.52%,ADN@AP复合粒子相比原料ADN在24h后绝对吸湿率降低了213%,表明复合粒子的热分解性能得到改善，降感降吸湿性效果显著。     

多因素预测硝基化合物的撞击感度

为寻求硝基化合物分子结构与撞击感度的关系,预测其撞击感度,选取氧系数、对称性、-COOR、氧杂环、苯环、α-H、α-OH、α-CH、硝基(-NO2)、氨基(-NH2)等作分子结构描述符,用多元线性回归(MLR)计算了123个硝基化合物的撞击感度特性落高对数值(ln H50)。随机选取10个检验样本对模型检验。结果表明,模型的相关系数为0.966。模型具有较高的内部稳定性和外部预测性。10个检验样本的均方根误差(RMS)与平均绝对百分误差(MAPE)分别为14.957cm、13.372%。氧系数(A)与ln H50呈较好的指数关系(R=0.845)。α-OH、α-CH、-NO2作为引发键。单位质量Ni/M(单个分子结构描述符数目与摩尔质量的比)越高,H50值越低。-NH2具有钝感效应。-COOR中"死氧"的存在使化合物的撞击感度降低。     

三嗪环类高能产气衍生物分子设计及性能的理论计算

以新型高能产气衍生物为目标,以三嗪环为基本结构单元,引入硝基、氨基、叠氮基为含能基团,设计了15种三嗪环含能化合物;运用密度泛函理论,计算了三嗪环类含能化合物的几何结构、密度、生成焓、爆轰参数、单位质量的产气量以及撞击感度。结果表明,15种化合物密度在1.382～1.786g/cm~3之间,爆速分布范围为5.320～8.901km/s,爆压分布范围为16.159～38.415GPa,单位质量化合物的产气量分布范围为647.8～932.9cm~3/g。不同含能基团对产气量的贡献大小顺序为:—NH_2—N_3—NO_2;—NO_2对能量的贡献高于—N_3与—NH_2。根据理论计算结果,筛选出潜在的高能产气三嗪环衍生物为2-氨基-4,6-二硝基-1,3,5-三嗪,其生成焓为586.256kJ/mol,爆速与爆压分别为8.43km/s和30.958GPa,产气量高达843.01cm~3/g,特性落高为27cm。     

pH和盐浓度影响磺酸基团吸附乳铁蛋白的机理

磺酸基团是用来分离乳铁蛋白普遍被认可的配基,因此含有磺酸基团的层析剂是被用得最广泛的分离介质。通过对三种接有磺酸基团的层析介质,在不同pH和盐浓度时的静态吸附研究,得到了吸附的基本规律：随着pH或盐浓度的增大,吸附容量降低。利用分子模拟技术,比较了乳铁蛋白分子表面电势在不同条件时的变化,推测pH影响吸附的机理在于改变了蛋白表面氨基酸残基的质子化状态和分子表面电势,而盐浓度主要是屏蔽了蛋白和配基之间的相互作用,改变蛋白分子表面整体电势强弱,对电势分布没有明显影响。通过计算蛋白和配基之间的结合能,量化不同条件下的吸附能力,表征pH和盐浓度的影响。     

马来酸酐接枝纤维素超细纤维制备高容量可再生吸附剂

在静电纺丝制备出纤维素超细纤维（CSF）的基础上,利用马来酸酐（MAH）改性制备了新型羧基化吸附剂,接枝温度为100℃,时间为3h,MAH与CSF质量比为5：1,过氧化二苯甲酰（BPO）用量为7.5%时接枝效果最佳,取代基含量可达2.304mmol/g。通过SEM观察了纤维素超细纤维改性前后的形态分布和微观结构,通过酸碱滴定定量地测定了改性纤维素超细纤维（MAH-CSF）中的取代基含量,FTIR图谱分析定性地表明马来酸酐成功地接枝在了纤维素超细纤维上。从XRD和DSC谱图中得知MAH-CSF的晶型未发生变化但结晶度有所下降,马来酸酐改性提高了纤维素超细纤维的热稳定性。研究了CSF和MAH-CSF对亚甲基蓝的吸附性能,经马来酸酐改性后纤维素超细纤维对亚甲基蓝的吸附量从210mg/g提高到了306mg/g,这表明羧基化可极大地提高其对亚甲基蓝的吸附量。在低pH下,H⁺与亚甲基蓝间的竞染作用使得吸附剂的吸附量较小;随着吸附剂的去质子化,吸附量明显迅速增大;在pH大于5.5时吸附量增加趋势减缓。MAH-CSF与MB之间的离子交换作用使其具有更优良的吸附效果,吸附过程更适合用准二级动力学模型来描述。在超声波作用下吸附剂再生5次的吸附率达89%以上,这表明吸附剂具有很好的再生性。     

一种新型CL-20/TKX-50共晶炸药的制备、表征和性能研究

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的感度,通过溶剂-非溶剂法制备了CL-20和1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)共晶炸药;通过Materials Studio 5.0软件分析了CL-20和TKX-50分子的表面静电势,并预测了共晶分子间可能的非共价键作用;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)和拉曼光谱(Raman)对其形貌和结构进行了表征;采用DSC测试了其热性能,并测试了其撞击感度,预测了其爆轰性能。结果表明,制备的CL-20/TKX-50共晶呈扁平的片状形貌;XRD、IR和Raman谱图中出现峰的生成、消失、偏移和强度的改变,证明有新的晶格结构形成;升温速率8℃/min下,CL-20/TKX-50共晶的主要热分解峰温为222.8℃,与CL-20、TKX-50的热分解峰温240.3、234.9℃相比,分别提前了17.5℃和12.1℃,明显区别于具有两个放热过程的CL-20/TKX-50混合物的热分解行为;CL-20/TKX-50共晶炸药的感度显著低于原料CL-20,同时也优于β-HMX,说明其具有良好的安全性能;CL-20/TKX-50共晶的预测爆速和爆压分别为9264m/s和43.8GPa,较CL-20均略微下降,但和β-HMX相比,爆轰性能明显提高。表面静电势能和建模分析均表明,CL-20中—NO2的O与TKX-50中—NH+3的H之间易于形成氢键。     

含能功能化氧化石墨烯的制备、热分解行为及其对AP热分解的催化作用

为了提高氧化石墨烯(GO)对高氯酸铵(AP)热分解反应的催化活性,以GO和2,4,6-三硝基苯胺(TNA)为原料,N,N-二甲基甲酰胺、三乙胺为溶剂和酸束缚剂,合成一种新型含能功能化氧化石墨烯(EFGO);采用HRTEM、FT-IR、Raman和XPS表征了EFGO结构;采用TG-DTG和DSC分析了EFGO的热分解行为及EFGO对AP热分解反应的催化作用。结果表明,TNA通过共价键修饰至GO片层表面,其中,TNA分子中的—NH2与GO片层表面的C—O—C发生开环反应,生成C—NH键;EFGO热稳定性高,在143.8~770.0℃范围内发生了非常缓慢的失重过程,最大失重率发生在约172.1℃,整个过程失重21.2%;EFGO质量分数分别为2.5%、5%和10%时,可使AP在高温阶段的分解峰温分别降低25.6、48.0和113.1℃,表观分解放热量分别增加371、1499和2693J/g;表明EFGO对AP热分解反应的催化活性相对于GO得到显著提高,将其作为非金属含能催化剂应用于AP基固体推进剂具有潜在的应用前景。     

A Computational Simulation Study of Benzamidine Derivatives Binding to Arginine-Specific Gingipain (HRgpA) from Periodontopathogen Porphyromonas gingivalis

We have shown that the binding free energy calculation from molecular dynamics can be adapted successfully to cysteine proteinases, such as arginine-specific gingipain (HRgpA) from Porphyromonas gingivalis. The binding free energy obtained is in good agreement with the available experimental data for eight benzamidine derivatives including urea and ether linker. The calculations showed that the electrostatic energies between HRgpA and inhibitors were important in determining the relative affinities of the inhibitors to the HRgpA, with an average binding free energy of about -5 kcal/mol. The average structures of the eight complexes suggest that benzamidine inhibitors interact with Asp387, His435, and Cys468 by hydrogen bonding and with Trp508 by hydrophilic interactions that are essential for the activities of benzamidine inhibitors. It can therefore be expected that the method provides a reliable tool for the investigation of new HRgpA inhibitors. This finding could significantly benefit the future design of HRgpA inhibitors.     

聚丙烯熔喷驻极过滤材料表面静电势的研究

将未经过驻极处理的聚丙烯熔喷过滤材料进行电晕驻极处理,通过测定聚丙烯熔喷驻极滤料的过滤效率和表面静电势,分析滤料表面正负电荷的分布以及表面静电势与滤料过滤效率的关系.结果表明:滤料表面的静电势呈现随机的正负分布,并且随着滤料表面平均静电势的提高,滤料的过滤效率提高.     

RDX/AP/Al/SiO2亚微米复合含能材料的制备与表征

将高能氧化剂（AP）和正硅酸乙酯（TEOS）共溶,纳米Al粉均匀地分散在共溶剂中,控制反应条件,使体系逐渐生成SiO2溶胶,在凝胶点加入RDX的DMF溶液并凝胶化,制得RDX/AP/Al/SiO2凝胶复合物。扫描电镜分析表明,各组分在亚微米尺度均匀复合,构成粒度在0.2μm-2.0μm的复合粒子,形貌近球形且较为均匀。与相同条件机械掺杂的RDX、NH4ClO4、Al、SiO2相比,其撞击感度明显降低。     

新型芳纶浆粕短纤维补强CR复合材料结构与性能的研究

采用芳纶浆粕预处理方法专利技术对芳纶浆粕超细短纤维表面进行改性处理，制备在橡胶基质中纤维分散性良好的芳纶浆粕预分散体。通过对未处理芳纶浆粕和芳纶浆粕预分散体补强CR复合材料宏观性能和微观结构形态关系的对比研究，证实该专利技术的可行性，同时探讨了纤维状硅酸盐作为填料对芳纶浆粕纤维和芳纶短纤维补强CR复合材料物理性能的影响。     

Preparation and Properties of an AP/RDX/SiO2 Nanocomposite Energetic Material by the Sol‐Gel Method

A nanocomposite energetic material was prepared using sol‐gel processing. It was incorporated into the nano or submicrometer‐sized pores of the gel skeleton with a content up to 95 %. AP, RDX, and silica were chosen as the energetic crystal and gel skeleton, respectively. The structure and its properties were characterized by SEM, BET methods, XRD, TG/DSC, and impact sensitivity measurements. The structure of the AP/RDX/SiO₂ cryogel is of micrometer scale powder with numerous pores of nanometer scale and the mean crystal size of AP and RDX is approx. 200 nm. The specific surface area of the AP/RDX/SiO₂ cryogel is 36.6 m² g⁻¹. TG/DSC analyses indicate that SiO₂ cryogel can boost the decomposition of AP and enhance the interaction between AP and RDX. By comparison of the decomposition heats of AP/RDX/SiO₂ at different mass ratios, the optimal mass ratio was estimated to be 6.5/10/1 with a maximum decomposition heat of 2160.8 J g⁻¹. According to impact sensitivity tests, the sensitivity of the AP/RDX/SiO₂ cryogel is lower than that of the pure energetic ingredients and their mixture.