4-氨基-1,2,4-三唑苦味酸盐的合成与性能

以4-氨基-1,2,4-三唑和苦味酸为原料合成了含能化合物4-氨基-1,2,4-三唑苦味酸盐(4-ATPA),其结构经元素分析、FTIR、MS和1HNMR表征。在甲醇和乙醇溶液中获得了两种不同显微形貌的4-ATPA晶体,SEM分析表明,它们分别为长柱形和椭球形,XRD及DSC分析表明它们的晶型相同。X射线单晶衍射计算得到晶体密度为1.720g/cm3。经测定,4-ATPA的部分热性能及机械感度为:熔点195.26℃,400℃下不分解,真空安定性实验(VST)0.16mL.g-1(120℃,48h),失重(TG)0.14%(120℃,48h);撞击感度为4%、摩擦感度为0%(90°)、特性落高H50=87.4cm(5kg落锤),均优于TNT,静电火花感度V50=3.909kV,E50=0.233J,与环三亚甲基三硝胺(RDX)相当,5s爆发点360℃,1000s临界温度251℃。结果表明:4-ATPA有良好的综合热稳定性和较低的机械感度,是一种综合性能优良的炸药。     

球形叠氮硝胺发射药工艺安全性的实验研究

为研究球形叠氮硝胺发射药的工艺安全性,采用5s爆发点、落锤式撞击感度仪、摩擦感度仪研究了球形叠氮硝胺发射药的热感度、机械感度、静电感度和冲击波感度,并与球形制式双基药进行了对比。结果表明,对于球形叠氮硝胺发射药(DAQ):5s爆发点为228.3℃、爆炸百分数为4%、撞击感度特性落高(H50)为14.8cm、50%发火电压为正极3.27kV/负极3.10kV、50%发火能量为正极1.18J/负极1.06J、冲击波试验隔板值37mm;对于球形制式双基球形药(SPQ):5s爆发点为220.4℃、爆炸百分数为20%、撞击感度特性落高(H50)为14.1cm、50%发火电压为正极2.30kV/负极2.00kV、50%发火能量为正极0.68J/负极0.64J、冲击波试验隔板值为43mm,表明DAQ与SPQ的工艺安全性基本相当。     

3，3’-二硝基-5，5’-偶氮-1H-1，2，4-三唑的合成与晶体结构

以3氨基-5-硝基1H-1,2,4-三唑（ANTA）为原料,经过氧化合成3,3’-二硝基5,5’-偶氮-1H-1,2,4-三唑（DNAT）,采用红外光谱、核磁共振、元素分析等鉴定了产品结构。探讨了偶氮反应的机理和关键影响因素,确定了最佳的反应条件。测试了DNAT的部分性能,H50为17．08cm（落锤5kg）;摩擦感度60％（表压3．92、摆角90°）。培养了DNAT单晶,四元衍射分析表明：DNAT·4H2O晶体属于单斜晶系,空间群为P2（1）／n,晶体密度为1．550g／cm。     

含能燃烧催化剂NTO铅正盐的合成与性能

以3–硝基–1,2,4–三唑–5–酮(NTO)为原料,经中和反应和复分解反应"一锅法"合成了含能燃烧催化剂NTO铅正盐NP,收率达99%以上,并采用红外光谱、元素分析等对其结构进行了鉴定,NP分子式为C2H2N4O4Pb。产物NP的密度为4.24 g/cm3,DSC分解峰温为246.7℃和369.0℃,生成热为–889.9 J/g,撞击感度为68%,摩擦感度为100%,特性落高H50>91 cm,饱和水溶液pH值为6.8。     

3-硝基-5-叠氮基-3-氮杂戊醇硝酸酯的合成与表征

以二乙醇-N-硝胺二硝酸酯(DINA)为起始原料,经过叠氮化、萃取、分离、纯化等工序合成出含能增塑剂3-硝基-5-叠氮基-3-氮杂戊醇硝酸酯(PNAN);通过红外光谱、核磁共振及元素分析对目标化合物进行了表征,并测试了其热安定性和机械感度。结果表明,PNAN合成的最佳工艺条件为:叠氮化钠(NaN3)与DINA的摩尔比为1.2∶1.0、反应时间为3h、反应温度为75~80℃;测得PNAN的密度为1.46g/cm3,热分解温度为172℃,玻璃化转变温度为-41℃,摩擦感度为12%,撞击感度为56%;得出PNAN是一种热稳定好、感度适中的含能材料,有望作为含能增塑剂应用于固体推进剂和发射药中。     

3,3′-二硝基-5,5′-偶氮-1H-1,2,4-三唑的合成与晶体结构

以3-氨基-5-硝基-1H-1,2,4-三唑(ANTA)为原料,经过氧化合成3,3′-二硝基-5,5′-偶氮-1H-1,2,4-三唑(DNAT),采用红外光谱、核磁共振、元素分析等鉴定了产品结构.探讨了偶氮反应的机理和关键影响因素, 确定了最佳的反应条件.测试了DNAT的部分性能,H50为17.08 cm(落锤5 kg);摩擦感度60%(表压3.92、摆角90°).培养了DNAT单晶,四元衍射分析表明:DNAT·4H2O晶体属于单斜晶系,空间群为P2(1)/n,晶体密度为1.550 g/cm.     

2,4,6-三硝基-3-溴苯甲醚的合成、晶体结构与性能研究

为寻找一种安全性能良好的熔铸液相载体炸药,以间溴苯甲醚为原料,经硝化反应合成了2,4,6-三硝基-3-溴苯甲醚(TNBA),并采用红外光谱、核磁共振和元素分析等手段对其进行了结构表征;培养了TNBA的单晶,采用X-射线单晶衍射法研究了其晶体结构;采用差示扫描量热与实验测试方法研究了TNBA的热分解行为与安全性能;利用EXPLO5程序对比分析了TNT与TNBA分别作为液相载体时混合炸药的能量性能。结果表明,TNBA的收率为95.7%,其属于单斜晶系,空间点群P2(1)/c,密度为2.034g/cm~3(150K);熔点为102.83℃、分解峰温为280.33℃和294.33℃(升温速率10K/min),撞击感度为12%、摩擦感度为8%、特性落高为51.0cm;能量性能计算结果证实TNBA基熔铸炸药具有和TNT基熔铸炸药相当的爆轰性能。     

1,7-二叠氮基-2,4,6-三硝基-2,4,6-三氮杂庚烷的合成及其性能

以乌洛托品为起始原料,经硝化、氯化、叠氮化反应合成出了1,7-二叠氮基-2,4,6-三硝基-2,4,6-三氮杂庚烷(DATH),总收率为75.3%;测试了DATH的部分理化及爆轰性能,其密度1.71g/cm3,熔点135～137℃,爆速8300m/s(1.64g/cm3),燃烧热10822.02kJ/kg,分解温度192℃,摩擦感度12%(25kg/cm3,66°),撞击感度95%(12kg,25cm)。     

3,4-双(4′-氨基呋咱基-3′)氧化呋咱的合成及性能

以丙二腈为起始原料,经亚硝化、重氮化、缩合等反应合成出3,4-双(4′-氨基呋咱基-3′)氧化呋咱(DATF),总收率为50%。经测定,DATF的部分理化及爆轰性能为:密度1.795g/cm3,熔点170~171℃,爆速7177m/s(1.530g/cm3),热分解温度260℃,摩擦感度8%(90°摆角),撞击感度60%(10kg,25cm),真空安定性(5g样品,100℃,48h),放气量0.4~0.7mL。采用差热扫描(DSC)法,测定了DATF的热稳定性及DATF同NC,RDX,HMX和NC/NG体系的相容性。结果表明,DATF具有较好的热稳定性和较低的感度,与RDX,HMX,NC和NC/NG体系有较好的相容性。     

3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪及其含能盐的合成与性能

以3,6-双(3,5-二甲基吡唑基)-1,2,4,5-四嗪(BDT)为原料,通过肼基取代反应得到了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(DHT)。优化了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪的合成条件,得到纯度为98.5%的DHT,收率为92%(文献收率77%)。为了改善DHT的应用性能,合成了3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪的硝酸盐(DHTN)和高氯酸盐(DHTP),并测试了其部分性能。改进了DHTN的合成工艺和合成过程的安全性,收率为91%。结果表明,DHTN的密度为1.708g/cm3,放热分解峰温为104.5℃,爆速为8 541.3m/s,H50为38cm,摩擦感度为4%;DHTP的密度为1.765g/cm3,放热分解峰温为197.4℃,爆速为8 882m/s,H50为8cm,摩擦感度为100%。     

四水合5,5′-联四唑-1,1′-二氧锂盐的晶体结构与性能

制备了四水合5,5′-联四唑-1,1′-二氧锂盐[Li2(BTO)(H2O)4]n,培养了[Li2(BTO)(H2O)4]n的单晶。采用X-射线衍射仪测定了单晶结构。采用DTA/TG技术研究了[Li2(BTO)(H2O)4]n的热性能,并测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,该晶体属于三斜晶系,空间群为P-1,晶体学参数为:a=0.534 5(17)nm,b=0.636 3(2)nm,c=0.830(3)nm,α=105.904(7),β=98.216(7),γ=111.516(7),V=2.430 2(13)nm3,z=2,D=1.736g/cm3。其热分解峰温为349.1℃,撞击感度为71.8cm,摩擦感度为0。     

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑-5-氨基四唑盐的合成及性能预估

以乙二醛、盐酸羟胺和氨基胍碳酸盐等为原料合成了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑-5-氨基四唑盐(5-ATHTO),并对反应条件进行了优化。采用核磁共振光谱、红外光谱、质谱对其进行表征,通过DSC分析了其热稳定性,用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**理论水平下估算了该化合物的爆轰性能。结果表明,在水为介质、反应时间为5h、反应温度为100℃条件下,5-ATHTO的产率最高为86.2%。该化合物在240℃左右分解,说明其热稳定性良好。结构优化后用Monte-Carlo方法估算5-ATHTO的理论密度为1.85g/cm3,用Born-Haber循环求得生成热为808.5kJ/mol,用Kamlet-Jacobs公式估算出爆热为1 504.35J/g,爆速为8.25km/s,爆压为32.6GPa,撞击感度的计算值为52cm,表明5-ATHTO是具有良好爆轰性能的钝感含能化合物。     

抗静电剂在烟火药中的应用研究

烟火药是电的不良导体,在生产和使用中极易受到摩擦作用,发生电荷积累形成静电,易发生静电放电导致燃爆事故。介绍了运用抗静电剂对烟火药的原料进行改性处理后,改善其静电性能,达到防止电荷积累,降低烟火药静电火花感度。实验证明在烟火药的某些原料中加入约0．4％的抗静电剂SN后,其静电火花感度实验初始值均由6kV提高为12kV,静电火花发火能量E0．01、E50、E100与未加入抗静电剂的烟火药静电火花发火能量相比提高3～5倍;提高了烟火药的抗静电能力,为烟花爆竹生产系统安全运行提供保障。     

3,4-双(4''''-氨基呋咱基-3'''')氧化呋咱的合成及性能

以丙二腈为起始原料,经亚硝化、重氮化、缩合等反应合成出3,4-双(4′-氨基呋咱基-3′)氧化呋咱(DATF),总收率为50%.经测定,DATF的部分理化及爆轰性能为: 密度1.795 g/cm3,熔点170～171 ℃,爆速7 177 m/s(1.530 g/cm3),热分解温度260 ℃,摩擦感度8%(90°摆角),撞击感度60%(10 kg,25 cm),真空安定性(5 g样品,100 ℃,48 h),放气量0.4～0.7 mL.采用差热扫描(DSC)法,测定了DATF的热稳定性及DATF同NC,RDX,HMX和NC/NG体系的相容性.结果表明,DATF具有较好的热稳定性和较低的感度,与RDX,HMX,NC和NC/NG体系有较好的相容性.     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物和RDX基PBX的制备与表征

采用溶液-水悬浮-蒸馏法,分别以丁腈橡胶(NBR-26)、氟橡胶2311和2603为黏结剂,2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)和RDX为主体炸药制备了3种高聚物黏结炸药(PBX)。用激光粒径分析、扫描电镜、差示扫描量热法、热重分析法、机械感度等对3种PBX的结构和性能进行了表征。结果表明,PBX的平均粒径比较接近,约为50μm,比表面积在0.5m2/g左右;熔融吸热峰位于206.5℃附近,分解放热峰在231～235℃之间;撞击感度和摩擦感度分别为44%和32%。3种PBX的热稳定性低于ANPyO,机械感度低于RDX。     

N-二氯乙酰基-4-乙基-1,3-噁唑烷的合成工艺研究

以2-氨基-1-丁醇、多聚甲醛和二氯乙酰氯为原料,三乙胺作缚酸剂,合成了标题化合物。产品经红外光谱、核磁共振谱和元素分析进行结构表征,并确定合成的较优反应条件为:以三乙胺作缚酸剂,三氯甲烷作溶剂,反应温度为-3~3℃,搅拌时间2 h,产率为72.63%。     

5-(3-氨基呋咱-4-基)-1-羟基四唑胍盐的合成及性能研究

以丙二腈为原料,高收率合成了5-(3-氨基呋咱-4-基)-1-羟基四唑(1)的胍盐(2)、二氨基胍(3)以及联胍盐(4).采用红外光谱、核磁共振、元素分析、热分析等对其结构进行了表征;培养了2和3的单晶,并采用X射线单晶衍射测试了其晶体结构;通过落锤法和摩擦感度仪测试了3种胍盐的撞击感度和摩擦感度;采用DSC研究了3种胍盐的热分解过程.结果表明,3种胍盐的撞击感度均大于24J,摩擦感度均大于360N,分解点介于266~277℃,显示出良好的热稳定性.     

点火药的老化性能

通过测试点火药金属粉的含量、发火性、导热系数及静电火花感度,研究了某电爆管用点火药在老化过程中性能的变化.结果表明,在温度60℃、相对湿度95%条件下,点火药的发火性能及铝粉含量均随老化时间增加而降低;热扩散率随老化时间增加而增大,但在低湿环境条件下,静电火花感度随老化时间增加而升高.     

7-甲氧基-4'-取代黄酮类化合物的合成

以2-羟基-4-甲氧基苯乙酮和4种对位取代的苯甲酰氯为原料,经过酯化、重排、成环3步反应方便地合成了4种7-甲氧基-4'-取代黄酮类化合物,并对各步反应条件进行了优化,得到的优化条件为:酯化反应:常温反应0.5～4 h,n(2-羟基-4-甲氧基苯乙酮)∶n(对位取代苯甲酰氯)=1∶(1.0～1.3);重排反应:反应温度30～60℃,反应时间2～6 h;成环反应:反应温度80～100℃,反应时间2～5 h,催化剂CH3COOH/H2SO4两者体积比(15～20)∶1。目标产物总收率50%～75%,HPLC分析纯度达95%以上。化合物结构经1HNMR、IR和MS证实。     

3-甲氧基-6-硝胺基-1,2,4,5-四嗪化脲的制备、结构与性能研究

通过3,6-二硝胺基-1,2,4,5-四嗪(DNAT)和脲反应制得3-甲氧基-6-硝胺基-1,2,4,5-四嗪化脲;采用红外光谱、元素分析和核磁共振对其结构进行了表征;采用X射线单晶衍射测定了其晶体结构;采用差示扫描量热法(DSC)、热重-微分热重法(TG-DTG)、氧弹量热法对其热性能进行了测试,并测试了其撞击感度和摩擦感度;用Ozawa法和Kissinger法计算了其热分解动力学参数,进而采用非等温动力学法计算了热爆炸临界温度。结果表明,该化合物晶体属于单斜晶系,P2_1/n空间群,晶体密度为1.640g/cm~3,每个晶胞中包含4个3-甲氧基-6-硝胺基-1,2,4,5-四嗪化脲分子,晶胞参数:a=0.71799(14)nm,b=1.8109(4)nm,c=0.95761(19)nm,β=108.02°(3),V=1.1840(4)nm~3。其放热峰温为147.7℃,生成焓为-1142.63kJ/mol,撞击感度(H_(50))为13cm,对摩擦刺激钝感,是一种具有潜在应用价值的含能化合物。