HNF的热分解动力学和热安全性

为了解硝仿肼(HNF)的热分解动力学和热安全性,用真空安定性试验(VST)、差示扫描量热法(DSC)和热重法(TG)研究了HNF的热分解特性。根据HNF在升温速率为5,10,15,20℃·min-1时的DSC曲线的峰温和TG曲线的分解深度(α),分别用Kissinger法和Ozawa法计算了HNF热分解反应的表观活化能(Ek和Ea)和指前因子(Ak)、提出了描述HNF放热分解过程的动力学方程。计算了HNF热分解反应的热力学参数(活化自由能ΔG’,活化焓ΔH’和活化熵ΔS’)和HNF的热安全性参数(自发火温度Tbpo和自加速分解温度TSADT)。结果表明,HNF的放气量为0.41 m L·g-1,不超过2 m L·g-1的标准,显示HNF有良好的热安定性。HNF吸热熔融后的放热分解反应过程可分两个阶段。Ek=257.10 k J·mol-1,Ak=1.74×1033s-1,ΔG’=103.37 k J·mol-1、ΔH’=253.82 k J·mol-1,ΔS’=380.78 J·K-1·mol-1,Tbpo=400.28 K和TSADT=395.10 K。放热分解反应的动力学方程可描述为:对α=0.20~0.65的第一阶段dα/dt=kf(α)=Ae-ERT f(α)=5.14×1021×(1-α)[-ln(1-α)]12 exp(-1.81×104/T)对α=0.65~0.80的第二阶段dα/dt=kf(α)=Ae-ERT f(α)=3.30×1014×(1-α)[-ln(1-α)]-1exp(-1.33×104/T)     

4-氨基-1,2,4-三唑铜配合物的热分解机理及非等温反应动力学(英文)

利用4-氨基-1,2,4-三唑(4-ATz)与二水氯化铜合成了标题化合物(C2N4H4)2CuCl2.H2O,采用元素分析和红外光谱分析对配合物进行了结构表征,用DSC和TG-DTG研究了配合物的热行为及主放热分解阶段的动力学。结果表明,金属离子与配体的化学计量比为12。配合物的主要分解阶段由机理函数f(α)=32(1-α)[-ln(1-α)]1/3控制,反应速率方程为:dα/dt=1021.83×3/2(1-α)[-ln(1-α)]1/3×exp(-2.75×10~4/T)。     

1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1,2,4-三唑盐的合成及性能

以1-氨基-2-硝基胍和4-硝胺基-1,2,4-三唑为原料,制备了一种新型含能离子盐——1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1,2,4-三唑盐,并优化了反应条件。用TG-DSC研究了其热分解行为。结果表明,在反应时间为4h,反应温度为50℃的优化合成条件下,1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1,2,4-三唑盐的产率最高为86.5%。该化合物在175.5℃左右剧烈分解,显示热稳定性较好。利用BornHaber循环求得该化合物的生成热为551.3kJ·mol-1。测得该化合物的密度为1.59g·cm-3。基于密度和生成热,通过Kamlet-Jacobs公式得到该化合物的爆速和爆压分别为8.05km·s-1和爆压26.6GPa。     

新型低感含能材料N-(氟偕二硝基乙基)-1,5-二氨基四唑-1H的晶体结构及其热稳定性

以1,5?二氨基四唑?1H、氟偕二硝基乙醇为原料,在常温下通过曼尼希反应一步合成了N?(氟偕二硝基乙基)?1,5?二氨基四唑?1H。采用X?射线单晶衍射分析表征了其单晶结构,表明其属于斜方晶系,空间群Pca2_1,173 K下的晶体密度为1.77 g·cm~(-3);采用Hirshfeld表面对晶体中各种作用进行了分析,晶体内占主导地位的分子间相互作用及其分布为(R为比例缩写):R_(O···H/H···O)=27.0%,R_(N···H/H···N)=21.5%,R_(F···O/O···F/F···H/H···F/N···F/F···N)=15.9%,主要为氢键及卤键作用;采用热重及差示扫描量热分析(TG?DSC)研究了其热稳定性,5℃·min~(-1)升温速率下,只有一个尖锐的分解峰温177.32℃,质量损失为92.53%,化合物分解较完全;用Kissinger法与Ozawa法分别计算了其活化能E_K=213.228 k J·mol~(-1),E_O=209.984 k J·mol~(-1)。采用场发射?扫描电镜(FE?SEM)观察了产物的微观形貌,其具有类似空间网状的多孔结构。     

新型异呋咱类含能材料NOG的热行为

二氨基甘脲经体系中原位制备的二甲基过氧化酮(DMDO)氧化,制备了新型含能化合物3-硝基-5-胍基-1,2,4-噁二唑(NOG)。用扫描电镜(SEM)表征了NOG的微观形貌。用差示扫描量热法(DSC)和TG-DTA研究了NOG的热分解行为。计算了NOG放热分解反应的表观活化能、指前因子,加热速率趋于零的峰值温度(TP0)和TP0时该反应的活化熵(ΔS≠)、活化焓(ΔH≠),活化吉布斯自由能(ΔG≠)及热爆炸临界温度(Tb)。结果表明,NOG有较好的对热抵抗能力,其热分解温度为290℃,临界爆炸温度为291.56℃。其ΔS≠为232.35J·k-1·mol-1,ΔH≠和ΔG≠分别为267.36和138.42kJ·mol-1。     

4,4'-联-1,2,4-三唑的晶型转变及热分解行为

利用原位粉末X射线衍射(XRD)和差式扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)研究了4,4'-联-1,2,4-三唑(BTz)的晶型转变、热行为和非等温分解反应动力学.结果表明:BTz的热稳定性较好,170℃附近发生晶型转变,274.6℃熔融后发生热分解,分解峰值温度Tp=290.0 ℃;原位XRD分析和DSC分析显示BTz的晶型转变可逆;借助不同升温速率的分解峰值温度,计算获得的Tp0=256.3℃,采用Kissinger法和Ozawa法求得BTz的分解反应表观活化能Ea分别是224.7,222.4 kJ·mol-1,指前因子A分别是6.31E+20 s-1和3.98E+20 s-1.     

3-硝基-124-三唑-5-酮自催化分解反应特性与热安全性研究

通过动态差示扫描量热实验研究了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）的热行为,得到其热分解反应曲线。利用中断回归法、瑞士方法研究了NTO的自催化热分解反应特性,并通过等温实验进行验证。基于NTO的热分解反应曲线数据,采用Friedman法求得其活化能E_α与ln\[Af(α)\]值随转化率α的变化曲线,并结合热平衡方程计算了其绝热诱导期TMR_a. 结果表明：在升温速率分别为2 ℃/min、5 ℃/min、10 ℃/min、20 ℃/min条件下,NTO的起始分解温度为249.4~ 271.2 ℃, 其分解反应为自催化反应,热履历显著降低了其起始分解温度和峰值温度;在反应不同阶段,NTO具有不同的活化能,其绝热诱导期为8 h和24 h时对应的温度T₈和T₂₄分别为166.1 ℃和152.1 ℃.     

耐热炸药NBTTP的合成反应优化及热分解性能

为研究耐热炸药2,4,8,10-四硝基-苯基吡啶基-1,3a,6,6a-四氮杂戊搭烯(NBTTP)的合成工艺及热性能,以苯并三氮唑和2-氯-3-硝基吡啶为原料,通过取代、环化和硝化三步反应合成出了耐热炸药NBTTP.采用红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)对产物进行了结构表征,并对环化反应进行了工艺条件优化;采用差示扫描量热仪和热失重分析仪对NBTTP的热分解及热失重历程、热分解动力学及相关热爆炸参数进行了研究.结果表明:当亚磷酸三乙酯与1-(3-硝基-2-吡啶)-1H-苯并三唑(BTP)的投料比为3:1时,环化反应收率最高(83.44％);NBTTP仅存在一个剧烈的放热阶段,该放热阶段的起始分解温度为388.79℃,分解峰温在406.23℃;NBTTP的热分解反应动力学方程为dα/dt=(6.36×1014/β)(1-α)exp[-2.34×105/(RT)],热分解反应的活化熵、活化焓及活化自由能分别为23.60 J·mol-1·K-1、228.97 kJ·mol-1和213.46 kJ·mol-1;自加速分解温度TSADT为655.11 K.     

4,4′-联-1,2,4-三唑的晶型转变及热分解行为

利用原位粉末X射线衍射(XRD)和差式扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)研究了4,4’-联-1,2,4-三唑(BTz)的晶型转变、热行为和非等温分解反应动力学。结果表明:BTz的热稳定性较好,170℃附近发生晶型转变,274.6℃熔融后发生热分解,分解峰值温度Tp=290.0℃;原位XRD分析和DSC分析显示BTz的晶型转变可逆;借助不同升温速率的分解峰值温度,计算获得的Tp0=256.3℃,采用Kissinger法和Ozawa法求得BTz的分解反应表观活化能Ea分别是224.7,222.4 kJ.mol-1,指前因子A分别是6.31E+20 s-1和3.98E+20 s-1。     

4-氨基-3，7-二硝基-1，2，4-三唑并［5，1-c］ 1，2，4-三嗪（TTX）合成机理与性能

为研究4-氨基-唑并[5,1-c]1,2,4-三嗪化合物的合成机理与性能,以TTX为例,采用密度泛函理论(DFT)研究了1,2,4-三唑并[5,1-c]1,2,4-三嗪类稠环可能的环化机理,研究了体系pH值对环化过程的影响;采用差示扫描量热法研究了TTX的热性能、热分解动力学,并采用BAM撞击感度测试仪测试了TTX的撞击感度.结果表明:5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(ANTA)的重氮盐与硝基乙腈钠盐偶合中间体的类吡咯氮原子对氰基亲核加成,然后通过芳构化重排得到1,2,4-三唑并[5,1-c]1,2,4-三嗪;TTX的热分解峰温为281.8℃,表观活化能为356.7 kJ·mol-1,高于TATB;撞击感度为60 J,低于RDX.同时研究了TTX与HMX、RDX、Al粉、硝化棉(NC)的相容性,结果表明TTX与Al相容,与HMX有一定相互作用,轻微敏感;RDX、NC会明显促进TTX热分解,混合体系较为敏感,应避免混合使用.     

4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的合成工艺改进

采用次氯酸钠代替二氯异氰尿酸钠作为氧化剂对4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的合成工艺进行了改进。研究了光照时间、有效氯与乙酸的摩尔比和反应温度三种不同条件对于反应工艺的影响。所得产品的结构和性能与文献结果进行了对比。结果表明,在避光的条件下,有效氯与乙酸的摩尔比为1∶2.5,反应温度为7℃时,收率为78%;与二氯异氰尿酸钠相比,以次氯酸钠作为氧化剂合成4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的工艺不仅省略了4,4′-偶氮-1,2,4-三唑的分离提纯步骤,而且有效地解决了处理异腈尿酸的难题。     

Cu(TO)2Cl2的制备和热力学研究（英）

根据制备过程,提出了配合物Cu(TO)2Cl2在混合溶液中的晶体生长的动力学模型。通过这个动力学模型,测定了一系列的动力学参数Ea=45.37kJ·mol-1,ln(A/s-1)=14.65,Δ≠Gm=82.11kJ·mol-1,Δ≠Hm=42.85kJ·mol-1,Δ≠Sm=131.58J·mol-1·K-1。另外,用RD496-Ⅲ型微量热计测定了该化合物在298.15K时的比热容,并计算了[Cu(TO)2]2 (aq)和Cu(TO)2Cl2(s)的标准生成焓。     

2,2′,4,4′,6,6′-六硝基联苄(HNBB)和2,2′,4,4′,6,6′-六硝基茋(HNS)的分子结构

本文通过X-射线单晶衍射分析确定了2,2′,4,4′,6,6′-六硝基联苄(HNBB)和2,2′,4,4′,6,6′-六硝基茋(HNS)的晶体结构。两者属于单斜晶系,P_(21)/c空间群,晶胞参数为HNBB(a=5.991(2)(?),b=8.134(2)(?),c=18.087(5)(?),β=99.00(2)°,Z=2),HNS(a=14.693(2)(?),b=5.585(0)(?),c=22.159(0)(?),β=108.44(4)°,Z=4)。它们的R因子分别为0.05a(HNBB,954个衍射点),0.050(HNS,1940个衍射点)。HNS在每个晶胞内都含有两种独立的分子(A和B),双键构成的平面严重扭曲于苯环所在的平面,夹角分别为104°(A分子)和98°(B分子),因此双键与苯环之间几乎无共轨作用。     

2，2′，4，4′，6，6′－六硝基联苄（HNBB）2，2′，4，4′，6，6′和－六硝基芪（HNS）的分子结构

本通过X－射线单晶衍射分析确定了2，2′，4，4′，6，6′－六硝基联苄（HNBB）和2，2′，4，4′，6，6′－六硝基芪（HNS）的晶体结构。两属于单斜晶系，P21／c空间群，晶胞参数为HNBB（a＝5．991（2）°／A，b＝8．134（2）°／A，c＝18．087（5）°／A，β＝99．00（2）°，Z＝2），HNS（a＝14．693（2）°／A，b＝5．585（0）°／A，c＝22．159（0）°／A，β＝108．44（4）°，Z＝4）。它们的R因子分别为0．056（HNBB，954个衍射点），0．050（HNS，1940个衍射点）。HNS在每个晶胞内都含有两种独立的分了（A和B），双键构成的平面严重扭曲于苯环所在的平面，夹角分别为104°（A分子）和98°（B分子），因此双键与苯环之间几乎无共轨作用。     

3，4-双（（4-氯-3，5-二硝基-1H-吡唑-1-基）甲基）-氧化呋咱的合成、表征与晶体结构

以4-氯吡唑为原料,设计并合成了一种新的含能化合物——3,4-双((4-氯-3,5-二硝基-1H-吡唑-1-基)甲基)-氧化呋咱,通过溶剂蒸发获得到了晶体。通过核磁共振、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪和热失重分析仪对该化合物及其中间产物的结构进行了表征,并通过X射线单晶体衍射仪对产物晶体结构进行了测试。测试结果显示,该化合物属于正交晶空间群Pbca,晶胞参数为a=10.1817(7)?,b=16.1917(11)?,c=21.7300(16)?,V=3582.4(4)?³,α=90°,β=90°,γ=90°,Z=8,Dc=1.836 g·cm^-3。采用Kamlet-Jacobs半经验方程预测了化合物的爆速8304 m·s^-1和爆压30.5 GPa。采用BAM标准方法进行感度测定,测得撞击感度为9 J,摩擦感度为180 N。     

相转移催化法合成4-溴-4,4-二硝基丁酸甲酯

以溴代二硝基甲烷钾盐和丙烯酸甲酯为原料,在相转移催化剂的作用下,通过Michael加成反应合成得到4-溴-4,4-二硝基丁酸甲酯。采用紫外光谱、红外光谱、核磁共振光谱、质谱以及元素分析等检测方法对目标化合物结构进行了表征。探讨了4-溴-4,4-二硝基丁酸甲酯的反应机理,并考察了反应温度、反应时间以及催化剂用量等对产物产率的影响规律。确定适宜的工艺条件为:反应物丙烯酸甲酯与溴代二硝基甲烷盐的投料摩尔比为2∶1,四丁基溴化铵的用量为溴代二硝基甲烷钾盐质量的12%,反应温度为40℃,反应时间为30 min,产物收率可达到54%。     

3,3'-二氨基-4,4'-氧化偶氮呋咱的纯度测定及杂质表征

建立了3,3'-二氨基-4,4'-氧化偶氮呋咱(DAOAF)的高效液相色谱分析方法,采用质谱对其中含有的杂质进行了表征。结果表明,优化后的色谱条件为:Zorbax SB-C18(250 mm×4.6 mm,5.0μm)柱;流动相乙腈/水(体积比为40/60);流速0.8 m L·min~(-1);柱温25℃;UV检测波长为230 nm。进样体积10μL。在优化色谱条件下,DAOAF和其中的杂质得到有效分离。DAOAF在10.02~100.20 mg·L~(-1)质量浓度范围内,DAOAF校准曲线的线性关系良好,线性相关系数为0.9990。DAOAF中的主要杂质为二氨基乙二肟、3,4-二氨基呋咱和3,3'-二氨基-4,4'-偶氮呋咱。该方法灵敏度高,重现性好,可用于DAOAF产品中有关物质的检测分析。     

2, 4-二硝基咪唑的合成、热性能及感度研究（英）

实验室合成出了2,4-二硝基眯唑。