Pd(OH)2/CeO2在六苄基六氮杂异伍兹烷和四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷催化氢解脱苄反应中的应用

Pd(OH)2催化剂对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的制备具有关键作用.选择CeO2为催化剂载体,用沉积-沉淀法制备8种Pd(OH)2/CeO2催化剂,考察制备温度、浸渍时间、碱源、沉淀pH及载体结构对Pd(OH)2/CeO2催化氢解脱苄反应活性的影响.结果表明:Pd(OH)2/CeO2可同时作为六苄基六氮杂异伍兹...     

降低由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷制备的六硝基六氮杂异伍兹烷中杂质含量研究

由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)制备六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW),产品为纯γ晶型,得率达90%,纯度达98%以上.其中2%杂质主要为五硝基-乙酰基六氮杂异伍兹烷(PNMAIW).根据薄层色谱(TLC)和高效液相色谱(HPLC)分析结果,研究了HNIW得率及其中PNMAIW含量与硝解条件的关系.     

TATBIW与TADBIW的氢解反应特性

研究了六苄基六氮杂异伍兹烷 (HBIW) 的氢解不完全产物三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW)对氢解产品四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)的二次氢解反应产生的影响.结果表明,TATBIW较TADBIW稳定性差,在甲酸介质中易于破笼,且易引起二次氢解催化剂中毒;但当催化剂用量加大到1%时,仍可得到TATBIW氢解完全的产物三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷(TATFIW).     

四乙酰基六氮杂异伍兹烷水解硝化反应研究

研究了四乙酰基六氮杂异伍兹烷在稀硝酸/催化剂介质中的水解硝化。在催化剂存在条件下,四乙酰基六氮杂异伍兹烷可在硝酸溶液中进行水解硝化,以95%以上得率制得纯度高于99%的六硝基六氮杂异伍兹烷。同时也找到了一种制备六硝基六氮杂异伍兹烷的新方法。     

Experimental Studies of Toxicity on HNIW and Its Intermediates

The polycyclic nitramine hexanitrohexaazaisowurtane（HNIW） is a compound of high energy density. HNIW can replace 1, 3, 5-trinitro-1, 3, 5-triazacyclohexane（RDX） or HMX, hut its toxicity is unknown. In this paper, HNIW, hexabenzylhexaazaisowurtzitane （HBIW）, tetraacetyldibenzulhexaazaisowurtzitane （TADBIW）, tetraacetyldiformylhexaazaisowurtzitane（TADFIW） and tetraacetylhexaazaisowurtzitane（TAIW）, which are intermediates of the synthesis of the HNIW, were selected as the tested objects in acute toxicity test, acute eye stimulation test and skin irritation test according to the standards of ＂chemical product testing method-401 ： acute oral toxicity test＂, ＂chemical product testing means-405： acute eye irritation/corrosion test＂ and ＂chemical product testing means-404： acute dermal irritation/corrosion test＂ of National Circumstance Protect Bureau. The results show that all of the five objects have no toxicity, no stimulation to eye and skin under the tested conditions.     

六硝基六氮杂异伍兹烷中杂质的结构表征及热分解研究

分别以四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷( TADBIW)为硝解基质通过亚硝解／硝解一锅法和四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷( TADFIW)为硝解基质通过硝硫混酸法制备六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)．用柱色谱对HNIW的主要杂质进行分离,以FTIR、1H NMR、MS、元素分析确定主要杂质为五硝基一乙酰基六氮杂异伍兹烷( PNMAIW)和五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷(PNMFIW)．PNMFIW与PNMAIW的DSC分析和动力学参数计算表明,前者的初始分解温度和分解峰温均比后者的高,且前者的分解表观活化能约为后者的2倍,这可能是因为,对于一取代基的五硝基六氮杂异伍兹烷六元环上的甲酰基比五元环上的乙酰基有助于笼型结构的稳定。     

超细HNIW机械感度的研究

采用喷射结晶的方法对HNIW(六硝基六氮杂异伍兹烷或CL-20)进行了细化,细化后HNIW的平均粒径为193.5nm.对超细HNIW的撞击感度及摩擦感度进行了研究.试验结果表明:与粗颗粒HNIW相比,超细HNIW的撞击感度明显降低,50%落高值从7.94cm增大为33.9cm;而摩擦感度变化不大,爆炸概率从74%增加到80%.     

HNIW嵌入大孔纤维膜的新结构含能复合物的制备（英）

为了满足狭窄空间高点火能量的需要,利用静电纺丝法和自组装法将高能的六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)复合到大孔聚丙烯腈(PAN)纤维膜中制备了一种新的含能复合物.用扫描电镜、红外、热分析和燃烧残渣分析了其形貌、热性能和燃烧行为.结果表明,HNIW均匀分布在纤维膜上.二者的复合是物理过程,没有化学变化.与单纯PAN纤维膜相比,HNIW的加入增强了纤维膜的燃烧性能,并且HNIW的起始放热点也因为纤维的存在而提前38℃.在特定比例下纤维和HNIW可以完全反应.     

WPU-g-SAN的合成及其对HNIW的包覆

为了降低六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)的撞击感度,利用原位种子乳液聚合,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、苯乙烯(S)、丙烯腈(AN)等为原料合成了用于降感的接枝型水性聚氨酯(WPU-g-SAN),采用红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)、X-射线衍射(WAXD)及动态力学分析(DMA)对产物结构进行表征。结果显示所得产物为非晶结构,且存在微相分离。用制备的产物对HNIW进行包覆,通过X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)对包覆效果进行评价,并用GJB772A-1997方法测试了HNIW包覆前后的撞击感度。结果表明,包覆后的HNIW的特性落高H50由13.6 cm提高到28.5 cm。     

溶剂性质对六硝基六氮杂异伍兹烷晶型的作用

研究稳定地得到e型六硝基六氮杂异伍兹烷( HNIW)的结晶工艺条件,并寻求多晶转变的理论解释。研究发现,非溶剂的物理性质,如偶极矩、分子极性,在结晶过程中对于HNIW的晶型起重要作用。常温下在无晶种时,当利用乙酸乙酯、丙酮作为溶剂,采用偶极矩值小的非溶剂,如环己烷、石油醚、甲苯、异辛烷等均可使HNIW以ε型晶型结晶出来,反之,采用偶极矩值大的非溶剂,如三甘醇则使HNIW以其它晶型结晶出来。在较高温度下,s型HNIW在极性与非极性溶剂中稳定存在时间明显不同。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的燃烧和催化热分解研究

通过燃速测定、差示扫描量热技术(DSC)和热失重技术(TG)研究了有机金属化合物催化剂(OME)对六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)单元推进剂热分解和燃烧性能的影响。在1～13MPa的燃烧压力范围内，OME能够提高HNIW低压燃速和降低高压燃速，显著地降低燃速压力指数；不同加热速率下的DSC和TG分析显示，OME加速了HNIW的初始热分解，但提高了后期分解的活化能。讨论了OME HNIW的燃烧性能与热分解之间的关系，提出HNIW的燃烧在低压和高压下分别有不同的燃速控制步骤。     

含HNIW电雷管输出威力的研究

依据G JB5309.1~.38中钢块凹痕试验的方法,测试了以六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)为输出装药的电雷管(Φ3.85 mm)的输出威力。在相同装药条件下,与以HMX为输出装药的电雷管相比,其输出威力提高了10%以上,极限起爆药药量减少表明HNIW可以作为雷管进一步小型化的可选药剂。     

HNIW在乙酸乙酯-正庚烷溶剂体系中的结晶机制研究

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)具有α-、β-、γ-、ε-等多种晶型,常压下,在不同溶剂系统中,晶型之间会相互转化。采用溶剂/反溶剂法,研究了正庚烷以不同速度加入到HNIW的乙酸乙酯饱和溶液中HNIW的结晶过程,采用红外光谱仪和扫描电子显微镜研究了结晶过程中HNIW的晶型和形貌。结果显示:当正庚烷的加料速度大于100 mL.s-1时,HNIW的结晶机理主要受动力学控制,先是亚稳相β-HNIW晶核的形成和生长,随后由亚稳相β-HNIW向稳定相ε-HNIW转变,最终全部变为ε-HNIW。当正庚烷的加料速度小于20 mL.s-1时,HNIW的结晶机理主要受热力学控制,不存在相转移,只有ε-HNIW的成核和随后生长。在结晶过程中如有水存在,则会生成水合α-HNIW。因此,制备ε-HNIW的溶剂一般采用非极性或极性小的溶剂,而不用极性大的溶剂。     

硝酸铵基推进剂的能量计算与分析

采用最小自由能法计算了含有氧化剂HNIW、AP和HMX及粘合剂BAMO、GAP、PET和HTPB等成分的硝酸铵（AN）基推进剂的能量特性参数，分析了上述成分对AN推进剂能量的影响。结果表明，高能化合物HNIW并不是在任何含量的粘合剂条件下提高AN基推进剂能量的幅度均高于其它氧化剂。当粘合剂含量为15％，HNIW提高推进剂能量的幅度大于HMX小于AP；粘合剂含量为5％时，HNIW提高推进剂能量幅度高于其它两种氧化剂。在低含量（〈12％）的粘合剂体系中，使用惰性粘合剂有利于提高推进剂的能量；在粘合剂含量较高（〉13％）的体系中，含能粘合剂提高能量的幅度优于惰性粘合剂，且GAP优于BAMO，每种粘合剂都有一最佳用量。     

HNIW与ニ甲基甲酰胺、ニ甲基亚砜分子加合物的研究

在二甲基甲酰胺( DMF)／水、二甲基亚砜(DMSO)／水体系中制备了六硝基六氮杂异伍兹烷( HNIW)与DMF、DMSO的加合物；由红外光谱分析得出，HNIW与DMF分子加合物中的HNIW为α型，HNIW与DMSO分子加合物中的HNIW为ε型；由加合物的1HNMR图可以得出，HNIW与DMF、DMSO分子组成比均为1:2；对HNIW、HNIW与DMF加合物、HNIW与DMSO加合物进行热重一差热分析发现，HNIW和DMF、DMSO形成加合物后，热稳定性降低，DMSO明显加速HNIW的热分解。     

HNIW纯度测定方法研究

对测定HNTW纯度的高效液相色谱进行了研究。采用紫外分光光度检测器，YWG－C18硅键合相高效反相色谱柱，乙腈－不流动相，比较了校正曲线法、内标法和峰面积归一法等三种定量方法。结果表明，三种方法标准偏差均小于1％，但归一准确度受条件限制；内标法虽准确度较高而操作较为繁琐；而校正曲线法不仅准确度较高且操作方便。建议采用校正曲线法测定HNIW纯度。     

六硝基六氮杂异伍兹烷多晶型物的远红外及激光拉曼光谱

测得了一种高张力多环笼形化合物——六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)四种晶型(α、β、γ和ε)的远红外(FIR)及激光拉曼(LR)光谱。对各光谱的特征峰进行了分析比较。这些光谱为HNIW多晶型物的定性鉴别与定量分析、为HNIW的晶型控制提供了有用的数据。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的研究进展(2)——N,N-二取代苄胺的脱苄反应

讨论了Ｎ，Ｎ－二取代苄胺脱苄反应的各种方法，这些方法包括：催化氢解，催化氢转移氢解，催化氧化，亚硝解，氯甲酸酯（包括偶氮二羧酸酯）甲酰化，酸酐催化酰化，光化学反应等，分析了这些方法的特点，阐述了反应机理，并给出了典型的反应实例。     

四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷氢解脱苄反应动力学研究

研究了常压下以Pd/C为催化剂由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB)氢解脱苄合成四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)的反应动力学。结果表明,在本实验条件下从反应开始到反应完成约90%时(以吸氢量计)TADB氢解脱苄对于TADB为一级反应。当反应介质为乙酸混合溶液时,常压氢气下该反应表观活化能为45.63kJ·mol-1,指前因子为106.04min-1;反应介质换为冰乙酸时反应表观活化能增大到79.90kJ·mol-1,指前因子则为109.93min-1。     

五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷的结构表征

硝解２,６,８,１２－四乙酰基－４,１０－二甲酰基六氮杂异伍兹烷（ＴＡＤ－ＦＩＷ）制得了２,４,６,８,１０,１２－六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ,ＣＬ－２０＃）,但产物中含有少量副产物。采用柱色谱将其分离,经ＦＴＩＲ、＾１ＨＮＭＲ、ＭＳ（ＣＩ）及元素分析鉴定,证明了它为五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷（ＰＮＭＦＩＷ）。