1,8-二羟基蒽醌铅/铜盐的合成及其燃烧催化作用

以1,8-二羟基蒽醌为原料制备了1,8-二羟基蒽醌铅(DHAAPb)和1,8-二羟基蒽醌铜(DHAACu)。采用红外光谱、元素分析及X-荧光对其结构进行了表征。研究了其对双基推进剂和RDX基改性双基推进剂(RDX-CMDB)燃烧性能的影响,结果表明,DHAAPb在低压区(2~6 MPa)能显著提高双基推进剂的燃速,催化效率达到2.0以上;并使双基推进剂在10~16 MPa压力指数降低至0.1;DHAAPb和DHAAPb/DHAACu能使RDX-CMDB 2~6 MPa下燃速提高两倍以上,在6~18 MPa压力范围内,压力指数分别降低至0.29和0.16,且均能呈现平台燃烧。     

4-羟基-3,5-二硝基吡唑胍盐的合成、晶体结构及性能

为了获得性能优良的含能材料,以4-氯吡唑为原料,经硝化、水解、酸化及成盐反应合成了一种新型含能离子盐4-羟基-3,5-二硝基吡唑胍盐(DNPOG),采用红外光谱、核磁共振分析及元素分析对其结构进行了表征,培养得到了DNPOG单晶,晶体结构为三斜晶系,空间群为P-1,相对分子质量Mr=233.17 g·cm-1,晶胞参数a=4.8958(5)?,b=8.1933(8)?,c=11.9669(11)?,Z=2,晶体密度Dc=1.750 g·cm-3;计算研究了DNPOG晶体中的氢键及π-π共轭作用对其分子间相互作用力的贡献,其氢键占比为47％;采用差式扫描量热仪(DSC)和热失重仪(TG)研究了其热分解特性,其第一分解峰温为212.5℃;研究了DNPOG爆轰与安全性能,爆速7871 m·s-1、爆压23.8 GPa、生成焓为-160.2 kJ·mol-1、撞击感度20 J、摩擦感度240 N.研究结果表明,DNPOG为层状堆积,热稳定性较好、感度较低,是一种性能优良的低感炸药.     

3,5-二硝基羟基吡啶类含能盐的研究进展

综述了国内外关于三种3,5-二硝基羟基吡啶类化合物(2-羟基-3,5-二硝基吡啶(2HDNP)、4-羟基-3,5-二硝基吡啶(4HDNP)和4-羟基-3,5-二硝基吡啶氮氧化物(4HDNPO))金属盐和非金属盐的合成、晶体结构、热化学性质和非等温热分解动力学行为,以及它们对固体推进剂燃烧性能影响的研究进展。三种3,5-二硝基羟基吡啶类化合物铅铜盐都表现出对RDX-CMDB微烟推进剂明显的催化燃烧作用和降低压力指数的能力,其中以2HDNPPb/2HDNPCu复合催化体系催化效果最好。预计随着更多此类化合物及其含能盐的合成及应用研究,会发现一些综合性能优良的固体推进剂燃速调节剂。     

3,5-二硝基-3,5-二氮杂庚烷合成与性能

以1,3-二乙基脲为原料,经硝化、水解、缩合等反应得到了中间体乙硝胺(ENA)及终产物3,5-二硝基-3,5-二氮杂庚烷(DNDA7),ENA收率为80.6%,纯度为99.3%,DNDA7收率为67.7%,纯度为99.0%,总收率为54.6%。采用红外光谱、核磁共振及元素分析表征了其结构。优化了硝化、水解和缩合反应条件,确定较佳硝化水解反应条件为:硝化剂为20%发烟硫酸和浓硝酸,硝化温度-5～0℃,水解温度20℃,水解时间30 min;较佳缩合反应条件为:乙硝胺/多聚甲醛摩尔比1∶0.5,反应温度23～25℃,反应时间30 min。利用差示扫描量热技术(DSC)研究了DNDA7热分解特性及与火炸药常用组分的相容性,结果表明,其熔点为77.3℃,热分解峰温为260.8℃,DNDA7与黑索今相容性较好,与奥克托今、硝基胍和聚叠氮缩水甘油醚基本相容,与硝化棉和1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的相容性较差;利用国军标GJB772A-1997方法测试其撞击感度H_(50)125.9 cm,摩擦感度为4%。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物Fe(Ⅲ)和Co(Ⅲ)含能配合物的燃烧催化性能

采用密闭爆发器实验和靶线法实验测试了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPy O)的Fe(Ⅲ)和Co(Ⅲ)配合物作为燃烧催化剂的可行性。结果表明,两种配合物对发射药的燃烧催化效果明显,提高了燃速,并使压力指数降低2.97%~11.36%;Fe(Ⅲ)配合物在10~20 MPa压强范围内使双基推进剂的燃速提高20%以上,并使压力指数在10,14,18,20 MPa 4个压强点降低25.30%~45.78%,催化效果良好;Co(Ⅲ)配合物对双基推进剂燃烧的催化效果不明显。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的合成与性能

以2,6-二氨基吡啶为起始原料,经硝化、氮氧化两步反应得到2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)。硝化反应和氮氧化反应收率分别为90%、84%,ANPyO总收率为75%,高于Ritter-Licht公开的方法(45%)。测试了ANPyO的爆速(7000m.s-1,1.50g.cm-3)、DSC放热峰(365℃),以及5s延滞期爆发点(400℃)、摩擦感度(360N)和落锤感度(250cm)。结果表明:ANPyO爆轰性能和安全性能与1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)接近,是一种在含能材料领域有应用前景的新型高能钝感炸药。     

2,4-二羟基苯甲酸铅铜盐对Al/RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

为了研究2,4-二羟基苯甲酸铅铜盐（Pb/Cu-SDHB）单独或与其它催化剂复合后对含Al粉和黑索今（RDX）改性双基（Al/RDX-CMDB）推进剂燃烧性能的影响,采用吸收-压延方法制备了推进剂样品,用靶线法测试了推进剂燃速。结果表明：Pb/Cu-SDHB能有效调节推进剂燃烧性能,显著提高了Al/RDX-CMDB推进剂的燃速,并明显降低了压强指数;3.0%Pb/Cu-SDHB与0.65%炭黑复合后使Al/RDX-CMDB推进剂在10~15MPa的压强指数降低至-0.1,10MPa下燃速超过20mm/s。     

加速量热仪研究2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的绝热分解

为考察2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)的热稳定性,用绝热加速量热仪测定了ANPyO的绝热分解过程,获得了分解的温度、压力、升温速率等随时间的变化曲线以及温升速率、分解压力随温度的变化曲线。结果表明:绝热分解过程有两个放热反应阶段,其中第一阶段为主要的热分解阶段,温升速率有显著的变化。计算得表观活化能为293.61 kJ·mol-1、指前因子为1.515×1023min-1,反应热为940.92 J·g-1。ANPyO初始分解温度高达290.8℃,有良好的热稳定性。     

4-羟基-3,5-二硝基吡唑含能离子化合物的合成、晶体结构及性能

以3,5-二硝基-4-溴吡唑(1)为底物,经水解与中和反应合成了4-羟基-3,5-二硝基吡唑(H-DNOP,2),并利用其酸性,设计、合成了DNOP的三种离子型含能化合物(3～5).采用核磁、红外、X射线单晶衍射等手段对化合物3～5的结构进行表征;利用差示扫描量热仪-热重联用研究了化合物3～5的三种离子盐的热性能,其中肼盐(3)的热分解温度最高为210.3℃.采用BAM测试方法测试了撞击感度和摩擦感度,并基于等键方程和Kamlet-Jacobs方程预测了其能量参数.结果表明,三种含能化合物的实测感度较低,撞击感度均为36 J,摩擦感度均为360 N,比三硝基甲苯(TNT)(撞击感度为15 J,摩擦感度为353 N)和黑索今(RDX)(撞击感度为7.4 J,摩擦感度为120 N)钝感;三种化合物理论爆速为7758～8288 m·s-1,爆压为26.06～29.96 GPa.     

含咪唑类铅盐催化剂的RDX-CMDB推进剂燃烧性能

研究了咪唑类含能铅盐(E-Pb)催化剂含量及与炭黑复配时对RDX-CMDB推进剂的燃速、压强指数及燃烧火焰结构等燃烧性能的影响。分析了含能催化剂和惰性催化剂影响RDX-CMDB推进剂燃烧行为的原因。结果表明,含有含能催化剂的RDXCMDB推进剂的燃烧性能优于含惰性催化剂的RDX-CMDB推进剂的燃烧性能。10 MPa下的燃速由不含催化剂的推进剂的11.74 mm·s-1提高至含E-Pb的推进剂的25.36 mm·s-1,且随E-Pb含量的增加该推进剂的燃速增加。当含能铅盐与炭黑复配时催化效果更佳,炭黑与含能铅盐质量比为1.5∶0.25时,在4~17 MPa较宽区间出现平台燃烧,压强指数n0.25。表明,含能铅盐对推进剂的燃烧火焰结构、暗区厚度、燃面上的亮点数目等的影响有一定规律性。     

铅盐对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

研究了7种铅盐(PCDS、PDS、NIP、NTO铅、2,4-二羟基苯甲酸铅、苯二甲酸铅、碳酸铅)对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,铅盐的燃烧催化作用可能与铅盐的分子结构有关,上述铅盐中PCDS对高能无烟改性双基推进剂的燃烧催化效果最好;铅盐和炭黑复配体系可提高推进剂燃速,并降低压强指数。     

有机铜盐对RDX-CMDB推进剂的燃烧性能和高压热分解的影响

研究了三种有机铜盐燃烧催化剂β-雷索辛酸铜(β-Cu)、3-硝基-1,2,4三唑-5-酮铜盐(NTO-Cu)和2,4-二硝基咪唑铜(NI-Cu)对RDX-CMDB推进剂不同压强下的燃烧性能和热分解的影响。结果表明,三种有机铜盐燃烧催化剂对RDX-CMDB推进剂的燃烧性能和差示扫描量热法(DSC)特征量有一定影响;β-Cu、NTO-Cu和NI-Cu三种有机铜盐可使RDX-CMDB推进剂热分解的第一个分解峰温Tp1提前1～4℃,并将第二个分解峰温Tp2提前5～11℃;RDX-CMDB推进剂的燃速和DSC特征量随压强的升高而增大,在1～10MPa压强下该类推进剂的燃速与DSC特征量呈线性相关。     

纳米邻苯二甲酸铅的制备及其对双基推进剂燃烧催化的研究

以邻苯二甲酸氢钾和乙酸铅为原料,采用超声液相分散沉淀法制备了纳米邻苯二甲酸铅粉体。研究了反应温度、反应物浓度以及分散剂用量对配合物粒径的影响。在反应物浓度为0.4mol·L-1、反应温度为10℃、分散剂用量为8%(v/v)时,制得平均粒径为43nm的纳米邻苯二甲酸铅。通过研究纳米邻苯二甲酸铅对双基推进剂燃烧的催化作用,发现纳米邻苯二甲酸铅在2～22MPa范围内能提高双基推进剂的燃速,且使双基推进剂在6～10MPa范围内出现较强的麦撒燃烧效应。与普通邻苯二甲酸铅催化剂相比,纳米邻苯二甲酸铅使双基推进剂燃速高于含普通邻苯二甲酸铅的双基推进剂的燃速,且在6～10MPa范围内压力指数更低。     

5-(2,4-二硝基苯胺基)-水杨酸铅的合成及其对双基推进剂的催化作用

以2,4-二硝基氯苯、间氨基水杨酸和硝酸铅为原料,经两步反应合成了5-(2,4-二硝基苯胺基)-水杨酸铅(DNAS-Pb),总收率大于70%.中间产物和最终产物经红外光谱分析、质谱分析、元素分析和X荧光衍射分析确定其结构为设计的目标化合物.探索了DNBAS-Pb对双基推进剂燃烧性能的影响,结果表明,DNBAS-Pb对双基推进剂燃烧有良好的催化作用,能显著提高双基推进剂的燃速,并能在6～10 MPa范围内使推进剂产生平台燃烧,燃速为13.22 mm·s-1,压强指数n为0.03,在10～14 MPa范围内使推进剂产生麦撒燃烧.     

柠樣酸铋的制备、结构表征及其在固体推进剂中的催化作用

以柠檬酸、氧化铋为原料，制备了柠檬酸铋(CIT-Bi)，收率达到80%，釆用FT-IR、元素分析和X荧光衍射法对其结构进行了表征。研究了柠檬酸铋对双基和RDX-CMDB推进剂燃烧的催化作用，结果表明，柠檬酸铋对双基系推进剂燃烧有良好的催化作届，能显著提高推进剂的燃速，降低压カ指数,特别是与少量炭黑复合后，对推进刹的催化效率更高。用热重-微商热重分析(TG-DTG).X荧光衍射法和FT-IR研究了柠檬酸铋催化剂的催化作用机理。     

含Cs盐推进剂燃烧产物导电特性研究

运用热力学平衡常数法,在计算磁流体发电机用推进剂燃烧产物组成和燃温等热力学参数的基础上,通过应用沙赫方程和燃烧产物电导率计算模型,计算了磁流体发动机用含Cs盐复合推进剂燃烧产物的电导率,揭示了电导率随Cs盐、铝含量以及电导率随温度、压力的变化规律.结果表明: 铝含量一定,当Cs盐含量在5%～10%时,燃烧产物电导率达到最大; 燃温越高、燃烧室压力越小,燃烧产物电导率越高.     

制备条件对鞣酸铅催化燃烧活性的影响规律

鞣酸铅(Ta-Pb)是双基系固体推进剂的高效燃烧催化剂,但其催化活性受化学组成、结构等多个因素的影响,导致在实际应用中易出现批次间燃烧催化性能差异较大的问题。为了解决这一问题,探究了氧化铅法和醋酸铅法制备的鞣酸铅样品对推进剂燃速和压强的影响规律,并从Pb2+含量和pH值两方面系统研究了不同条件制备的鞣酸铅的燃烧催化性能。研究结果表明:氧化铅法制备的鞣酸铅催化性能优于醋酸铅法制备的鞣酸铅。随着鞣酸铅中Pb2+含量的升高,推进剂的燃速先增大后减小。在鞣酸与氧化铅摩尔比为1∶5时(Pb2+含量为31.95%),制备得到的鞣酸铅的燃烧催化性能较优,推进剂的燃速可达32.79 mm·s^-1(16 MPa);当调节反应体系pH至中性时,得到的鞣酸铅样品对推进剂燃烧性能的促进作用可以进一步得到改善。最佳的鞣酸铅制备条件为:氧化铅法、鞣酸与氧化铅摩尔比为1∶5、pH为中性。此条件下制备的鞣酸铅可使双基推进剂的燃速高达33.13 mm·s^-1(16 MPa),平均压强指数小于0.4(12~16 MPa)。     

没食子酸锆铜的制备及其在双基系推进剂中的燃烧催化作用

以没食子酸、硝酸氧锆和硝酸铜为原料,首次合成出了没食子酸锆(Gal-Zr)和双金属有机盐---没食子酸锆铜(Gal-ZrCu),采用有机元素分析、X 射线荧光光谱(XRF)、傅里叶变换红外 (FTIR)光谱和TG-DTG 对其进行了表征。利用螺压工艺制备了含Gal-Zr 和Gal-ZrCu 的推进剂样品,研究了Gal-Zr 和Gal-ZrCu 对双基系推进剂燃烧性能的影响,分析了其燃烧催化作用。结果表明,Gal-Zr 和Gal-ZrCu 对双基推进剂的燃烧具有良好的催化作用,是一种高效、新型绿色燃烧催化剂。但是,Gal-Zr 或Gal-ZrCu 对RDX-CMDB 推进剂的燃烧没有产生明显的催化作用。