BNCP的量子化学研究

采用量子化学密度泛函理论方法,计算了起爆药BNCP的分子结构参数,分析了BNCP的结构特点、光谱与感度性能。研究表明:BNCP中NH_3和ClO_4上的N和O形成了强亲核中心,而NO_2上的N以及Cl、Co原子形成了强亲电子中心。BNCP外层电子由ClO_4上的O_(35～38)原子向四唑环的取代NO_2上的N_(16～17)原子转移,这一能量跃迁值为486.98nm。计算了BNCP分子的红外理论图谱,其结果与实验值相吻合。     

碳纳米管及碳黑对BNCP感度性能的影响

采用DSC、GJB5891.22,24,25,27-2006方法研究了掺杂碳纳米管(CNTs)及碳黑(CB)对高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)的热、撞击、摩擦、火焰、静电火花和激光感度的影响。结果表明:(1)碳纳米管和碳黑能够降低半导体激光起爆BNCP发火阈值;(2)掺杂5%CNTs和5%CB的BNCP的50%激光发火阈值分别为13.76和5.06 mJ;(3)在加热速率为10℃·min-1的条件下,BNCP、BNCP/CNTs、BNCP/CB主要放热分解峰温度分别为289.87,277.75,276.67℃;(4)撞击、火焰感度:BNCP>BNCP/CNTs>BNCP/CB;摩擦感度:BNCP/CB>BNCP/CNTs>BNCP;静电火花感度:BNCP/CB>BNCP>BNCP/CNTs。     

掺杂对BNCP半导体激光起爆感度的影响

对激光敏感药剂高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)进行掺杂,以半导体激光直接作用药剂的方法,研究了掺杂物的种类、含量和波长对BNCP激光起爆感度影响.结果表明: 在同样的条件下,未掺杂的BNCP在激光器最大功率下都不能发火,而加入适合的掺杂物的种类和含量能够大大提高BNCP半导体激光起爆感度;在635 nm波长下,掺杂物中掺杂酞箐铜能量最低,50%发火阈值达0.24 mJ,平均延期时间2.3 ms;掺杂吸光物C,50%发火阈值达0.57 mJ,平均延期时间5.5 ms;在915 nm波长下,掺杂吸光物C含量为5%时,50%发火阈值最小,为5.06 mJ.     

BNCP粒度对固体激光起爆感度和延期时间的影响

为提高火工药剂的激光感度,以3%(质量)碳黑为掺杂物,研究了高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)粒度对激光起爆能量和延期时间的影响,结果表明:在同样的条件下,BNCP粒度越小,激光起爆阈值越小,最小达2.17mJ;延期时间越短,最短达326.7μs。     

高氯酸·四氨·双（5-硝基四唑）合钴（Ⅲ）（BNCP）的晶体结构

制备了高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)的单晶,用X-ray单晶面探衍射仪对其晶体进行了结构测定。证实该晶体属单斜晶系,空间群为P2(1)/n。晶胞参数为:a=10.0149(11);b=10.5387(11);c=14.8241(16)。V=1479.2(3)3,Z=4,DC=2.050 mg.mm-3,μ=1.421 mm-1,F(000)=928,并得到了BNCP的原子坐标、等效温度因子、键长、键角和扭转角等数据。根据测试参数,分析了BNCP的结构特点和分解机理。     

金属配合物类炸药的爆轰性能计算及数值模拟

拟合了高氯酸[四氨·双(5-硝基四唑)]合钴(Ⅲ))(BNCP)、高氯酸·四氨·双叠氮基合钴(Ⅲ) (DACP)以及四氨·双(3,5-硝基三唑)合铜(Ⅱ)三种金属配合物炸药的固体爆轰产物Co和Cu的Cowan状态方程参数和热力学函数系数,利用VLW爆轰产物状态方程程序计算了其爆速、爆压等爆轰参数值,同时根据计算得到的等...     

BNCP超细粒子的制备和表征

采用机械研磨和低温干燥的方法获得了高氯酸·[四氨·双(5-硝基四唑)]合钴(Ⅲ)(BNCP)的超细粒子。细化后,BNCP粒子外形趋于圆滑,粒度分布在亚微米至2μm之间;比表面积由细化前的0.087m2·g-1增大至10.8m2·g-1,撞击感度和摩擦感度均有所降低。     

环保起爆药四(5-硝基四唑)·二水合铁(Ⅱ)化钠的合成和特性

以5-硝基四唑钠和氯化亚铁为原料,在98～100℃、回流3 h的条件下得到橘黄色四(5-硝基四唑).二水合铁化钠(NaFeNT)产物,利用元素分析、扫描电镜和能谱、红外分析等方法表征了其结构。研究了NaFeNT的热性能(DSC、爆发点)、安定性(吸湿性、真空安定性)、爆炸性能(爆热、比容、爆速、撞击、摩擦、火焰、静电感度)和废水处理方法。结果表明:NaFeNT放热峰温度为258℃,5 s延滞期爆发温度为278℃,30℃/120 h条件下吸湿增重3.58%,100℃/连续40 h/真空状态下放气量为0.17 mL.g-1,爆热、爆速和比容分别为3929 J.g-1、5550 m.s-1和506 mL.g-1。撞击感度低于高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)、叠氮化铅(LA)和斯蒂酚酸铅(LTNR),摩擦感度高于BNCP、LA和LTNR,2 cm时火焰感度为76%,静电感度较钝感。     

5-硝氨四唑类金属起爆药的量子化学研究

采用密度泛函理论的BLYP/DND计算方法,对4种5-硝氨四唑金属起爆药进行了结构优化和能量计算。通过对其全优化几何构型、电荷分布、前线分子轨道及分子总能等性质进行分析,表明：标题物共面性较高,具有电子离域性和分子共轭性;活性中心主要集中在金属离子和N(1)、N(4);Cu的硝氨四唑盐的感度比Na、Ca高。此外还计算了各标题物的红外光谱和热力学性质。     

四氮烯异构体的密度泛函理论研究（英）

采用密度泛函理论对四氮烯起爆药的异构体进行研究。在B3LYP/6-311 G**水平下对四氮烯三种异构体分子的几何结构进行全优化计算。计算结果表明,(Ⅲ)的总能量比(Ⅰ)和(Ⅱ)都低,这说明(Ⅲ)是最稳定的分子结构,这与四氮烯的晶体结构和(Ⅲ)非常相近这一事实一致。对三种异构体分子的红外振动计算结果表明,它们的分子中都不存在虚频,由此说明这三种异构体都是可能存在的结构。由三种异构体分子的NBO电荷可以看出,(Ⅲ)分子中的原子排列比(Ⅰ)和(Ⅱ)便于分子中电荷的分散。前线轨道分析结果表明:N(8)是(Ⅲ)分子中最活跃的原子,在(Ⅲ)被活化的时候,N(8)—N(12)键先断裂。     

均四嗪热分解机理的从头算分子动力学模拟及密度泛涵理论研究

运用从头算分子动力学(AIMD)方法对均四嗪分子的热分解轨迹进行了模拟,用密度泛涵理论在B3LYP/6-311G(d,p)水平下计算了极小点和过渡态的几何结构和能量性质。然后在多种理论水平下(包括B3LYP/6-311 G(2df,2p)、G3MP2B3、G3B3、CCSD(T)/6-311G(d,p)、CCSD(T)/6-311 G(2df,2p))计算了反应物、产物和过渡态的单点能,并运用微正则变分过渡态理论(μVT)计算了均四嗪的热分解反应速率常数,得到较为准确可靠的反应信息。研究结果表明:均四嗪分子的热分解机理为协同的三键断裂,生成1个N2和2个HCN,此机理与均四嗪的光分解机理一致。     

稠环类1,2,4,5-四嗪衍生物结构和性能的理论研究

运用密度泛函理论DFT-w B97/6-31+G**方法研究了14种稠环类1,2,4,5-四嗪衍生物的几何结构、前线轨道能量和生成焓(ΔH_f)。在此基础上运用Kamlet-Jacobs方程估算衍生物的爆轰性能;运用统计热力学,计算了标题化合物在200~800 K的热力学性质;比较了1,2,4,5-四嗪衍生物的生成焓和爆轰性能。结果表明,稠环四嗪衍生物爆速(D)和爆压(p)与所含N原子数具有良好的一次线性相关关系,其生成焓为527.49~1122.53 k J·mol~(-1),爆速为5.59~8.65 km·s~(-1);随温度升高,标准摩尔热容(Cp,m)、标准摩尔熵(Sm)和标准摩尔焓(Hm)逐渐增大。化合物T7(C_2N_7H_2)和T72(C_2N_(10)H_2)可以作为高能量密度材料(HEDM)候选物。     

BNCP在雷管中的应用技术研究

为推进新型安全钝感起爆药BNCP的军事应用,开展了BNCP在雷管中的应用基础技术研究和性能特征分析.给出了BNCP的结构表征、热性能、安定性、相容性、各种感度性能的典型数据和特点,研究了BNCP的装药工艺性能,测试与分析了BNCP的爆热、比容、爆速、爆发点和“准起爆药”的安全特征,通过试验研究了BNCP的极限起爆药量、...     

激光敏感起爆药高氯酸·5-肼基四唑汞的合成和性能

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-肼基四唑中间体,5-肼基四唑再与醋酸汞和高氯酸经过配位反应得到了高氯酸·5-肼基四唑汞(HTMP).利用红外光谱分析仪、能谱分析仪、元素分析仪等表征了其结构,并测定了其热性能.采用兰利法测试了HTMP的激光感度,结果表明,在不掺杂情况下,HTMP 50%发火能量为972 mJ,高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)则不发火;当掺杂5%碳黑后,HTMP50%发火能量为2.56 mJ,BNCP为59 mJ.HTMP的机械感度与BNCP相当.     

1,2,4,5-四嗪的四唑类衍生物高能量密度材料的分子设计

运用密度泛函理论DFT-wB97/6-31+G**方法研究了30种1,2,4,5-四嗪衍生物的几何结构、前线轨道能量和生成焓(ΔH_f)。在此基础上运用Kamlet-Jacobs方程估算了衍生物的爆轰性能。分析了标题化合物的键离解能。运用统计热力学,计算了部分标题化合物在200~800 K的热力学性质。比较了1,2,4,5-四嗪衍生物的爆轰性能和热稳定性。结果表明,它们的生成焓为920.46~2610.45 kJ·mol~(-1),爆速为7.69~9.31 km·s~(-1)。—NO_2和—N=N—不利于增加衍生物的稳定性。随温度升高,标准摩尔热容(c_p)、标准摩尔熵(S_m)和标准摩尔焓(H_m)逐渐增大。化合物i2(3-(5-硝基-1,2,3,4-四唑)-6-硝基-1,2,4,5-四嗪)、ii2(3-(偶氮-5-硝基-1,2,3,4-四唑)-6-硝基-1,2,4,5-四嗪)和iv2(3,6-偶氮-双(5-硝基-1,2,3,4-四唑)-1,2,4,5-四嗪)可以作为高能量密度材料候选物。     

新型起爆药DACP的合成及其主要性能

合成了新型起爆药高氯酸.四氨.双叠氮基合钴(Ⅲ)(DACP)。通过IR、1HNMR等对DACP的结构进行了表征,测定了DACP的主要性能。结果表明:DACP的性能类似于高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP),而且其合成比BNCP简单,是一种性能优良的起爆药,可取代BNCP和Pb(N3)2应用在某些火工品中。     

TATB的电子结构与成键图像

用离散变分密度泛函方法(DFT-DVM)研究了TATB分子的电子结构和成键图像.整个TATB分子上面离子的净电荷是正负相间的.C-N(硝基)共价键级比C-C和C-N(胺基)小,而氢键共价键级比上述各键小了一个数量级.总态密度费米能级处的禁带宽度约2.5eV.分态密度中,带负电的碳,氮和氧为相似的一类,带正电的为另一类.讨论了大π键,氢键,最高占据轨道及最低空轨道的成键图象.     

钴(Ⅲ)配合物［Co(NH3)4 (N3)2］ClO4晶体结构及激光化学感度

制备了高氯酸·四氨·双叠氮基合钴(Ⅲ)(DACP)的单晶,用X-ray单晶面探衍射仪测定了其晶体结构.结果表明,晶体属三斜晶系,空间群为P-1.晶体学参数为:a=0.74229(9)nm,α=93.244(2)°b=1.21273(14)nm,β=100.074(2)°;c=1.8124(2)nm,γ=98.033(2)°.晶胞体积V=1.5851(3)nm~3,晶胞分子数Z=6,计算密度D_c=1.952 mg·mm~(-3),线性吸收系数μ=1.901 mm~(-1),单胞中电子数目F(000)=948.该化合物对635 nm的激光非常敏感.     

呋咱并［3,4-e］-1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(FTDO)分子结构及性质的理论研究

采用密度泛函方法在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上对呋咱并[3,4-e]-1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(FTDO)的结构进行了优化,并分析了其红外振动吸收,计算得到FTDO密度为1.860 g.cm-3,氧平衡为-10.25%,生成焓为661.0 kJ.mol-1。以FTDO为单质炸药计算得到其爆容为718 L.kg-1,爆速达9493 m.s-1,爆压达40.76 GPa。与现有的高能量密度材料HMX比较,密度和爆容小于HMX,其余性能均优于HMX。     

三硝基乙基四嗪化合物的合成与表征

以3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪(BT)为前驱体,经亲核取代得到3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪(DAT),再氧化偶联合成3,3'-偶氮-双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT),DAAT与2,2,2-三硝基乙醇反应得到3,3'-偶氮双(6-(N-2,2,2-三硝基乙基)氨基-1,2,4,5-四嗪)(BATAT)。采用核磁、质谱等分析手段对其进行表征,用Monte-carlo方法计算得到BATAT的密度为1.827 g·cm-3,用Kamlet-Jacobs方程估算得到BATAT爆速和爆压分别为8.76 km·s-1和34.11 GPa。