呋咱含能化合物的合成及其衍生物反应研究进展

阐述了二肟脱水和氧化呋咱还原2种构建呋咱环的主要方法,以及氨基取代呋咱衍生物、硝基取代呋咱衍生物和氰基取代呋咱衍生物的反应;列举了几种典型的呋咱含能化合物如二硝基呋咱(DNF)、二氨基偶氮呋咱(DAAF)、3,4–双(4′–硝基呋咱–3′–基)氧化呋咱(DNTF)、呋咱醚类化合物(FOF–1,FOF–2,FOF–13)和稠环类呋咱含能化合物(MNOTO、4,5,9,10–四硝基–1,4,5,8–四氮杂氢化萘(2,3,–6,7)并双呋咱)的合成方法及性能。     

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱炸药的安全贮存寿命预估研究

采用安定性试验标准物质黑索今验证了通过动态真空安定性试验(DVST)设备准确测定分解气体的压力来研究火炸药分解的可行性,并采用DVST装置,借鉴火药的热加速老化寿命评估方法研究了3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)炸药的安全贮存寿命.结果显示,5.0g真空安定性标准物质黑索今100℃加热48h后的DVST放气量为0.292 mL,处于真空安定性试验的误差范围内((0.24±0.07)mL).热加速老化试验推测DNTF炸药在40℃下的安全贮存寿命为85a,25℃下安全贮存寿命为838a.     

新型含能材料呋咱类化合物的研究进展

介绍了几种呋咱类含能化合物3,4–二氨基呋咱(DAF)、3,3′–二氨基–4,4′–氧化偶氮呋咱(DAAF)、3,3′–二氨基–4,4′–偶氮呋咱(DAAzF)、3,4–二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、3–硝基呋咱–4–甲醚(NFME)、(3 E,4 E)–二肟甲基氧化呋咱(DPX1)的合成方法和性能。通过与其他含能材料的性能对比,可知呋咱类化合物是一类性能优良、具有广阔应用前景、可应用于推进剂的含能材料。     

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱的晶体结构

从丙酮-水混合溶剂中培养得到了3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)单晶,用X-射线单晶分析、元素分析以及红外光谱分析对DNTF的分子结构进行了表征。结果表明,DNTF的分子式为C6NO8,分子量为312．14,晶体属于正交晶系,P222空间群;晶体学参数如下：a=1．0746(7)nm,b=1．5099(10)nm,c=0．6596(4)nm;V=1．0702(1)nm^3;Z=4;Dc=1．937g／cm^3;μ=0．182mm^-1;F(000)=624。最终的偏差因子R1=0．038。     

DNTF-CMDB推进剂的力学性能

采用单轴抗拉实验研究了添加3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的改性双基推进剂的力学性能,获得了不同温度下(-40℃、20℃和50℃)DF系列推进剂的抗拉强度和断裂延伸率;用动态热机械方法获得的低温黏弹系数Cg1和Cg2,计算了DF系列推进剂的低温脆化参数。结果表明,DNTF对NC有一定的增塑作用,并能降低低温脆化参数、提高韧性。高低温和常温下断裂延伸率与组合量G(m(NG)∶m(NC)和m(DNTF)∶m(NC)的组合量)之间存在相关性,当DNTF的质量分数为20%时3个温度段的断裂延伸率和低温抗拉强度都达到最大值,而低温脆化参数有最低值。常温和高温的抗拉强度主要取决于NC与NG的质量比。DF系列推进剂的低温脆化参数与低温抗拉强度有关。     

花球形DNTF的制备和性能表征

为提高3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的机械安全性，采用溶剂-非溶剂法对原料DNTF进行形貌调控并进行性能表征；通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和BAM感度测试仪对DNTF的形貌、结构、热分解性能和安全性能进行了研究。结果表明，在非溶剂温度为20℃、搅拌速率为300r/min、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量浓度为2.5～3.5g/L时得到形貌规整、粒径分布均匀的花球形P-DNTF,其表观活化能相比于原料DNTF提高约28kJ/mol,热稳定性有所提高；P-DNTF的撞击能量和摩擦能量较原料DNTF分别提高2.5J和88N,表明经形貌调控后的花球形P-DNTF的机械感度降低，安全性能提高。     

3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱在N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亚砜中的溶解行为

在常压、298.15K条件下,用RD496-2000微热量仪分别测量3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和二甲基亚砜(DMSO)中的溶解焓,得到DNTF在不同溶剂中的微分溶解热和积分溶解热,建立了热量与溶质的量之间的关系式.对于DNTF,在NMP中描述溶解过程的动力学方程为dα/dt=10~(-3.81)(1-α)~(1.19);在DMSO中,描述溶解过程的动力学方程为dα/dt=10~(-3.91)(1-α)~(0.88.)     

非自身标样定量测定DNTF的分析方法

为了在标准物质缺乏的情况下能够准确定量3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF),采用气相色谱-原子发射光谱(GC-AED)联用技术,建立了一种DNTF的非含能非自身标样定量测定方法;通过对比DNTF和5种非含能材料(二苯胺、苯甲酸、乙酰苯胺、DBS、DBP)的C元素标准曲线,选择相对定量响应因子最接近1的非含能材料作外标物定量DNTF的C元素,再结合分子式对DNTF进行定量。结果表明,苯甲酸的相对定量响应因子最接近1,用苯甲酸的C元素标准曲线定量DNTF的C元素,得到DNTF的C元素线性范围为17.43～426.92μg/mL,相关系数(r)为0.9992;以3倍信噪比计算检测限,得到DNTF的C元素方法检测限为0.0096μg/mL;相同条件下,DNTF在线性范围内高、中、低浓度下的加标回收率分别为104.9%,103.7%和109.4%,相对标准偏差分别为3.3%、1.1%和1.5%;该方法具有较好的准确度和精密度,可以实现在自身标准物质缺乏的情况下用非含能材料作外标物对DNTF的准确定量。     

3,4-二氨基呋咱及其高能量密度衍生物合成研究进展

呋咱类化合物因能量密度高、综合性能好、可作为炸药和推进剂等广泛应用于军事领域.3,4-二氨基呋咱(DAF)作为重要的前体化合物,其大规模合成为呋咱类高能量密度衍生物的应用奠定了基础.本文首先介绍了DAF的合成工艺及其氧化机理,并综述了以其为中间体得到的氧化物、大环、长链和稠环化合物的国内外合成方法及性能,表明呋咱类化合物爆轰性能优良,具有潜在应用前景;但是,不少硝基取代或多呋咱环衍生物存在安定性差、感度高的缺点.据此,提出设计合成新型钝感高能呋咱衍生物是解决上述不足的有效方法;DAF的合成工艺研究及增大呋咱类化合物开发力度是未来的发展重点.     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷研究进展

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)是一种新型含能材料,由于其具有熔点低、感度低、能量高、热稳定好、易与其他含能材料形成低共熔物等优点,特别适于用作固体推进剂和炸药组分。着重介绍了TNAZ的合成方法。     

熔铸混合炸药用载体炸药评述

介绍了TNT、3号炸药、DNTF、TNAZ、DNAN、DNP等典型熔铸载体炸药的物化性能、爆炸性能、安全性能、结晶和凝固性质铸装质量,分析了作为载体炸药所存在的优点和不足,提出了利用优势克服不足的途径.认为TNT通过改性仍然是熔铸炸药的主要载体炸药;3号炸药具有系统研究的必要;DNTF通过降低冲击波感度和强化结晶控制研...     

熔铸炸药研究现状与发展趋势

熔铸炸药是目前战斗部最主要的装药方式之一,但是现有以TNT为载体的熔铸炸药配方在能量、安全性、装药质量和力学性能等方面存在明显缺陷。本文详细综述了熔铸炸药连续相、高能量密度材料、综合降感技术、流变性研究和装药工艺5个方面国内外的研究现状,特别是归纳了以NTO、DNTF等为代表的新型含能材料的应用情况,提出了熔铸炸药在新型载体物质、高能钝感单质炸药、共晶炸药、功能助剂、高固相含量熔铸体系装药工艺等方面未来的主要发展方向。     

熔铸炸药的研究进展

综述了DNAN、TNAZ、DNTF、M eNQ四种可作为熔铸载体炸药的国内外研究现状,介绍了它们的合成方法、物理化学与爆轰性能、相容性、熔铸配方以及国内外在为其熔铸所做的最新研究成果,为促进上述载体炸药能更好地应用到熔铸中提供必要的参考数据。其中DNAN已经在美国投入到实际熔铸应用中,TNAZ、DNTF、M eNQ处于合成放大阶段和熔铸应用初级阶段。这些炸药的研究和应用将推动无TNT熔铸时代的到来。     

热分析研究双基组分与某些高能氧化剂之间的相互作用

用PDSC和TG-DTG研究了双基组分NC-NG(质量比1:1)与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间的相互作用.结果表明,双基组分与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间在常压下相互作用并不十分明显,但在高压下却存在着强烈的相互作用,双基组分的分解产物可促进这几种高能氧化剂的加速分解.     

DNTF基含硼和含铝炸药的水下能量

理论计算了DNTF基含硼和含铝炸药的爆炸性能参数,通过水下能量及爆热测试研究了它们的能量特性。结果表明,含硼质量分数15%的DNTF基炸药水下能量可达到2.1倍TNT当量,并出现最大值。含铝质量分数10%-50%的DNTF基炸药的水下能量随铝含量的增加呈上升趋势,其最大值可达到2.67倍TNT当量。当铅或硼的质量分数低于18%时,含硼DNTF炸药的能量高于含铝炸药。硼铝联用,也可获得较好的能量特性。     

基于 Kissinger 方法的3，4-双（4-硝基呋咱-3-基）氧化呋咱的热分解反应动力学参数和热稳定性研究

采用差示扫描量热法研究了 DNTF和TNT在不同升温速率下的热分解特性；利用Kissinger方法计算和对比分析了DNTF和TNT的热分解反应动力学参数、热爆炸临界温度和热力学参数。结果表明，DNTF的热分解过程不同于TNT ，DNTF的热分解经历了两个阶段，其中第1阶段为主要部分。DNTF的活化能为168．85kJ／mol ，比TNT高约58 kJ／mol ，表明DNTF在低温下有良好的热稳定性。然而，除自由活化能外，DNTF的其他热力学参数均比TNT高。DNTF的热分解峰温和热爆炸临界温度都比 TNT小。因此，与TNT相比，DNTF的热稳定性差。     

Solidification Behavior of the Hydrazine Nitrate‐Nitroguanidine Eutectic System

In an attempt to better understand the properties of energetic eutectic materials, the eutectic mixture of hydrazine nitrate (HN) and nitroguanidine (NQ) was prepared by a melt crystallization method. The melting temperature and fusion enthalpy of the pure components and the eutectic were determined using differential scanning calorimetry. The structure of the HN‐NQ title compound was characterized by infrared spectroscopy (IR), X‐ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy. Thermodynamic functions such as excess Gibb’s energy, excess enthalpy, and excess entropy of the title mixture were calculated using activity coefficient data. The intermolecular interactions of different molar ratios of the HN‐NQ eutectic were determined by density functional theory (DFT) methods. The results of the excess thermodynamic functions and computer simulations indicate that the eutectic is not a mechanical mixture. IR spectroscopic and XRD studies confirm that there is some interaction between the components during the formation of the eutectic mixture. Moreover, the microstructure of the eutectic mixture at a molar ratio of 3 : 2 was more uniform than others, which was proved by DFT calculations. The Jackson’s roughness parameter was found to be greater than 2, suggesting a faceted, irregular morphology. These results could pave a way for further investigation of the energetic eutectic system aiming to supersede TNT.     

PBX炸药概述及其发展与前景

概述了高聚物黏结炸药PBX的特点、成分与分类,总结了它的研究发展,突出体现了含能材料用作PBX炸药的主要添加剂——黏结剂和增塑剂的热点,并以叠氮类含能化合物为主要研究方向：     

脂肪酸低熔混合物的制备及强化传热研究

利用差示扫描量热仪测定了羊蜡酸-棕榈酸二元混合物的热性能,确定其低熔混合物配比,并采用激光导热仪分析了添加微米级导热填料对提高该低熔混合物作为相变材料(PCM)的导热性的效果。结果表明,将20质量份数的改性SiC粉加入100份PCM中,其导热率增加100%且相容性较好,而添加同量的α-Al2O3粉和玻璃粉,其导热率分别提高66%和44%。DSC热性能分析表明,填料的使用会使PCM的熔点增加3～5℃,但随着添加量的增加熔点基本保持不变,而熔融焓则会随着添加剂量的增加而递减。以上结果表明,对导热率提高效果最明显的是改性SiC粉。     

PBX炸药细观结构冲击点火的二维数值模拟

为了研究冲击加载下非均质炸药的点火机理,对PBX炸药细观结构在冲击加载下的响应过程进行了二维数值模拟.首先对炸药颗粒的压制过程进行数值模拟,获得PBX炸药的细观结构模型.然后对炸药冲击点火进行数值模拟计算,考虑了热力耦合作用和炸药自热反应,分析了炸药颗粒尺寸、密度和黏结剂对炸药冲击点火的影响.结果表明,冲击作用下PBX...