含能中间体5-肼基四唑的合成及表征

以5,5’-偶氮四唑钠为原料,采用盐酸酸化、乙酸钠重结晶的方法得到了5-肼基四唑产物。利用傅里叶变红外、熔点和元素分析表征了其结构,讨论了合成中影响酸化和重结晶的关键因素。结果表明,酸化过程中,5,5＇-偶氮四唑钠溶液的质量分数应为10％,HCl溶液的质量分数应为10％～15％。最终产物得率为55％～60％,熔点196～198．9℃。     

1,5-二硝胺基四唑及其含能离子盐的合成与性能

以自制的1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑(MCDAT)为原料,经硝解、酸化、中和、复分解等反应合成了高能材料1,5-二硝胺基四唑(DNAT)及其含能离子盐—铵盐(DADNAT)、肼盐(DHDNAT)、羟胺盐(DHADNAT)、3,4-二氨基呋咱盐(DAFDNAT)、1,5-二氨基四唑盐(DATDNAT)、脒基脲盐(DGUDNAT)、1-羟基-5-氨基四唑盐(DHATDNAT)和3,6-二肼基四嗪盐(DHTDNAT)。采用红外光谱(IR)、核磁共振(1H-NMR、13C-NMR)及元素分析(EA)表征了化合物结构;改进了DADNAT和DHDNAT的合成工艺,简化了操作,提高了收率;采用差示扫描量热(DSC)方法对DNAT及其含能离子盐的热性能进行了分析,热分解峰温度分别为94.07、192.10、142.83、146.71、261.85、251.77、228.62、198.92和189.66℃;采用Gaussian 09程序的CBS-4M方法和Kamlet-Jacobs方程预估了目标物的爆轰性能,结果表明,DNAT及其含能离子盐是一类性能优良的新型高能量密度材料。     

5,5′-肼基双四唑二羟胺盐的合成与性能

以5-氨基四唑为原料,经氧化、还原及中和反应合成了5,5′-肼基双四唑二羟胺盐(HBT-HA),并利用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物进行了表征。利用差示扫描量热法(DSC)、热失重法(TG)对HBT-HA进行了热分解研究,并结合Kissinger法和Ozawa法及相关方程计算了HBT-HA的热动力学参数、热爆炸临界温度;基于实测密度(ρ=1.519g/cm³)和预估生成焓(ΔH_f=1877.3kJ/mol),利用Explo5 (V6.04)软件预估了HBT-HA的爆速、爆压和爆热,采用BAM撞击感度测试仪测试了HBT-HA的感度;优化了HBT-HA的合成工艺,并测试了HBT-HA与双基推进剂的相容性。结果表明,中和反应较佳反应条件为：以水为反应溶剂,反应温度为10～15℃,n(HBT)∶n(NH₂OH)=1∶5时反应1h; HBT-HA的热分解峰温为241.7℃,活化能、指前因子、热爆炸临界温度分别为271.18kJ/mol、63.90s^-1、513.15K;预估的爆速、爆压和爆热分别为9118...     

3-硝基-4-(四唑-5-基)呋咱含能离子盐的合成及性能研究

3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱氧化生成3-硝基-4-(四唑-5-基)呋咱(NTZF),与有机碱发生中和反应,合成了三种新的含能离子盐,总收率分别为59.2%,53.1%和54.7%。通过IR、1H NMR、13C NMR和元素分析确认了其结构。采用示差扫描量热技术研究了NTZF含能离子盐的热行为,其分解点分别为197.32,202.99,219.54℃。基于K-J方程计算了三种含能离子盐的爆速和爆压,爆速分别为8 761,7 422,7 582 m/s,爆压分别为35.3,24.7,25.6 GPa。     

3-硝基-4-(四唑-5-基)呋咱含能离子盐的合成及性能研究

3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱氧化生成3-硝基-4-(四唑-5-基)呋咱(NTZF),与有机碱发生中和反应,合成了三种新的含能离子盐,总收率分别为59.2%,53.1%和54.7%。通过IR、1H NMR、13C NMR和元素分析确认了其结构。采用示差扫描量热技术研究了NTZF含能离子盐的热行为,其分解点分别为197.32,202.99,219.54℃。基于K-J方程计算了三种含能离子盐的爆速和爆压,爆速分别为8 761,7 422,7 582 m/s,爆压分别为35.3,24.7,25.6 GPa。     

偶氮四唑类高氮含能化合物的合成及表征

以5-氨基四唑为原料,合成了3种偶氮四唑类高氮含能化合物（偶氮四唑铵盐（AZT）、偶氮四唑胍盐（GZT）及偶氮四唑三氨基胍盐（TAGZT））,利用IR、NMR、DSC、熔点测试和元素分析鉴定了其结构,简要地介绍了其爆炸性能.研究表明,作为新型高氮含能材料,偶氮四唑盐具有高的正生成焓、成气量大、燃烧无烟或少烟、燃后剩余残渣少以及不吸湿等特点,且具有良好的爆炸性能,可作为新型气体发生剂、低特征信号推进剂、低烟或无烟烟火剂以及高能炸药的重要组分.     

四嗪类高氮含能化合物的合成与表征

以硝酸胍、水合肼、乙酰丙酮为起始原料制得3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(BT);以BT为前躯体,经亲核取代得到几种1,2,4,5-四嗪类高氮含能化合物,包括3-肼基-6-(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(HDM PT)、3-叠氮基-6-(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(IADM PT)、3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪(DHT)、3,6-二叠氮基-1,2,4,5-四嗪(D IAT)、3,6-二胍基-1,2,4,5-四嗪(DGTZ)。采用红外、质谱、核磁等分析手段对其进行了表征。     

两种新型2-偕二硝甲基-5-硝基四唑含能离子盐的合成、表征及性能预估

以氨基-1,2,4-三唑和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑(HDNMNT)为原料,通过中和反应合成出两种新型含能离子盐——2-偕二硝甲基-5-硝基四唑3-氨基-1,2,4-三唑盐(3-ATDNMNT)和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑4-氨基-1,2,4-三唑盐(4-ATDNMNT),收率分别为95.4%和96.7%;利用FT-IR、1 H NMR、13C NMR、15 N NMR及元素分析等方法对其结构进行表征;采用量子化学方法计算了3-ATDNMNT和4-ATDNMNT的爆轰性能;在标准状态下(膨胀比为70∶1),利用最小自由能原理,分别计算了两种离子盐在丁羟复合推进剂中的能量性能。结果表明,3-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.587km/s和33.58GPa,4-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.693km/s和34.31GPa。以3-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,丁羟复合推进剂的理论比冲可达2 635.7N·s/kg。以4-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,当HTPB、Al、AP及4-ATDNMNT各组分质量分数分别为10%、5%、15%及70%时,获得该丁羟复合推进剂的最高理论比冲为2 677.2N·s/kg。     

基于有机阴离子的含能离子盐研究进展

从合成与性能方面概述了包括基于咪唑、吡唑、三唑、四唑、三嗪和四嗪类阴离子、硝基苯类阴离子和非芳香硝基有机阴离子的含能离子盐的研究进展。介绍了含能离子盐在推进剂及熔铸炸药用TNT替代物方面的研究进展。附参考文献101篇。     

唑类含能离子化合物的合成研究进展

综述了以咪唑、三唑、四唑以及五唑等唑类化合物为母体的一些含能盐的合成,系统总结了这类新型含能材料的熔点、密度、生成焓等理化性能以及爆轰性能,并分析了分子结构及取代基对含能盐性能的影响。对唑类含能盐在火炸药和推进剂等方面的应用进行了展望。附36篇参考文献。     

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.     

5-(4-叠氮呋咱基)-[1,2,3]三唑[4,5-c]并呋咱内盐的合成、晶体结构及性能

以3,4-二氨基呋咱为原料,经重氮化-叠氮化、氧化-环化等反应合成了一种新型无氢富氮含能材料5-(4-叠氮呋咱基)-[1,2,3]三唑[4,5-c]并呋咱内盐(AFTF);采用红外光谱、核磁共振、元素分析等方法表征了目标物的结构;获得了AFTF的单晶并进行了晶体结构解析;采用DSC方法研究了AFTF的热稳定性,初步探讨了氧化-环化反应机理;采用Gaussian 09程序CBS-QB3方法计算了AFTF的固相生成热,基于晶体密度和固相生成热,利用EXPLO5爆轰软件预估了AFTF的爆轰性能。结果表明,化合物AFTF晶体为正交晶系,空间群为P 2(1)2(1)2(1),晶胞参数为:a=8.1782(17),b=8.6446(18),c=11.521(2),V=814.5(3)3,Z=4,μ=0.151 mm^-1,F(000)=440;AFTF的熔点为101.02℃,热分解温度为186.39℃;AFTF晶体密度为1.795 g/cm 3(296 K),氮含量为63.6%,理论爆速为8.982 km/s,爆压为33.5 GPa,生成热为1178.9 kJ/mol,爆热为6450.8 kJ/kg,表明AFTF是一种爆轰性能优良的无氢富氮高能量密度化合物,有望应用于高能推进剂或气体发生剂领域;低熔点特性有望使其作为熔铸炸药载体使用。     

新型叠氮-均三嗪类含能化合物的合成与表征

以三聚氯氰为前驱体,通过亲核取代反应,得到硝基芳环均三嗪中间体;再将中间体与NaN3反应,得到4种新型叠氮-均三嗪类含能化合物:4,6-二叠氮基-N-(2-硝基苯基)-1,3,5-三嗪-2-胺基、4,6-二叠氮基-N-(3-硝基苯基)-1,3,5-三嗪-2-胺基、4,6-二叠氮基-N-(4-硝基苯基)-1,3,5-三嗪-2-胺基、2,4-二叠氮基-6-(2-(2,4-二硝基苯基)肼基)-1,3,5-三嗪;采用IR、1 H NMR、13 C NMR、MS等对4种化合物的结构进行了表征;采用TG-DSC研究了4种化合物的热力学性能;通过B3LYP/6-311G**方法预估了化合物的理论密度、标准生成焓、爆速和爆压。结果表明,4种化合物具有较好的热稳定性,叠氮基的引入使其具有较高的正生成焓。综合4种叠氮-均三嗪类含能化合物的性能,化合物2,4-二叠氮基-6-(2-(2,4-二硝基苯基)肼基)-1,3,5-三嗪的性能较佳。     

GAP基含能热塑性弹性体的合成与表征

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为软段,1,4-丁二醇(BDO)和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为硬段,采用熔融预聚体法合成了GAP基含能热塑性弹性体(ETPE)。研究了扩链剂加料方式、催化剂用量、异氰酸酯指数、硬段含量等因素对弹性体力学性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、热台显微镜、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TG)表征了ETPE的性能。结果表明,采用恒速滴加扩链剂方法合成的ETPE具有良好的热稳定性和力学性能。当催化剂质量分数为0.6‰,异氰酸酯指数(R)为0.98,硬段质量分数(Y)为35%时,热塑性弹性体的数均相对分子质量为52 312,软化点为96℃,拉伸强度为14.52MPa,断裂伸长率为518.78%。     

六烷基胍TADC含能离子液体的合成与表征

采用离子交换法合成了4种六烷基胍4,5-二氰基-1,2,3三唑([Cn-guan][TADC],n=3,4,5,6)含能离子液体,用红外光谱和核磁共振对结构进行了表征,测试了其在常用有机溶剂中的溶解性,用表面界面张力仪和TG、DSC分别研究了其密度和热性能。结果表明,六烷基胍TADC离子盐在极性较大的有机溶剂中具有良好的溶解性,最大分解温度在370℃左右,表明[C3-6-guan][TADC]具有良好热稳定性,([Cn-guan][TADC],n=3,4,5)在DSC的二次升温过程中经历了玻璃态、过冷态、结晶固态和液态4种相态。     

1-甲基-5-硝亚胺基四唑及其盐的合成与表征

以甲胺和叠氮化氰为原料经缩合作用合成了1-甲基-5-氨基四唑,在发烟硝酸最佳用量为5 mL、室温和反应时间20h条件下,经硝化得到1-甲基-5-硝亚胺基四唑.通过1-甲基-5-硝亚胺基四唑作阴离子和5种高氮含能阳离子的反应,分别合成出1-甲基-5-硝亚胺基四唑铵盐、1-甲基-5-硝亚胺基四唑肼盐、1-甲基-5-硝亚胺基...