硼基含能化合物制备方法研究进展

硼基含能化合物具备高热值特性,将会成为含能材料领域重点研究方向。目前国内关于硼基含能化合物的研究还未广泛展开,本文依据国外研究现状,将已报道的硼基含能化合物初步归纳为富氮硼酸酯类、唑基硼化盐类、硝基硼烷类、富氮硼嗪类、叠氮硼类等,并分别从结构特点、合成路线及基本性能等方面对这5类含能硼化物进行了介绍,最后对硼基含能化合物的发展趋势及在推进剂中的应用前景进行了分析与展望:硼嗪类或硼氮杂环类化合物具有高张力键能释放特性,有望成为含能材料领域新研究热点;唑基硼化盐类化合物合成方法相对便捷,性能便于调控,可考虑用其替代硼颗粒,作为改善富燃料推进剂燃烧性能的一种新途径;硼酸酯类含能化合物具备较高氧含量,通过引入多硝基富氮含能基团,进一步提高生成焓和氧平衡,可探索用其替代高氯酸铵的可能性。     

含能快递

<正>美国爱达荷大学合成出一种热稳定性优异的不敏感含能材料富氮杂环化合物往往具有高能特点,其合成一直是含能材料领域的研究热点。近期,美国爱达荷大学合成出一种热稳定性优异的低感炸药分子,是一种含硝基、氨基的吡唑并三嗪稠环化合物。该化合物是以3,5-二氨基-4-硝基吡唑为原料,采用亚硝酸叔丁酯进行选择性重氮化,再采用硝基乙腈钠盐处理制备而得。该化合物的密度为1.90 g·cm~(-3),热分解温度达到388℃,高于TATB和LLM-105,属于典型的耐热     

富氮稠环含能化合物:平衡能量与稳定性的新一代含能材料

富氮稠环含能材料是指在富氮稠环化合物骨架上引入硝基和其他含能基团的含能化合物,由于该类化合物在拥有高爆轰性能的同时,兼具相对较低的机械感度和较高的热分解温度,近年来受到国内外含能材料学者的广泛研究和报道。研究显示,得益于富氮稠环骨架π电子的离域共振,稠环骨架结构的稳定性显著提高,从而使得富氮稠环含能化合物很好的平衡了含能材料能量与稳定性之间这一自然对立的矛盾,如4?氨基?3,7?二硝基三唑并[?5,1?c][1,2,4]三嗪4?氧(DPX?27),其爆速、爆压分别为8.97 km·s~(-1)和35.4 GPa,爆轰性能与RDX相当,撞击感度和摩擦感度分别为10 J和258 N,明显低于RDX;1,2,9,10?四硝基二并吡唑[1,5?d:5′,1′?f][1,2,3,4]四嗪(TNDPT)的爆速和爆压分别高达9.63 km·s~(-1)和44.0 GPa,与CL?20相当,机械感度(撞击感度:10 J;摩擦感度:240 N)却显著低于CL?20。可以看出,富氮稠环含能化合物作为新一代兼具高爆轰性能与良好稳定性的含能材料,正展现出巨大的研究价值和应用潜力。本文简要梳理了近年来发展的经典富氮稠环含能化合物的合成、含能性能、稳定性以及对富氮稠环含能化合物未来发展的展望,从而为从事富氮稠环含能材料研究工作者提供参考。     

3,4,5-三硝基吡唑及其衍生物的研究进展

3,4,5-三硝基吡唑(TNP)作为唯一全碳硝化的吡唑类化合物,具有高密度、高能量、低感度的优点,在含能材料领域具有广阔的应用前景。综述了TNP及其共价型衍生物、含能离子盐(金属盐及非金属盐)的合成、性能及应用的研究现状。从分子层面的角度论述了TNP为骨架的含能化合物的分子设计。认为今后此类含能化合物的研究应着重下面几个方向:TNP新的合成思路及工艺优化;1-氨基-3,4,5-三硝基吡唑(ATNP)及1,3,4,5-四硝基吡唑的合成及性能研究;TNP与其他富氮基团组成新型含能化合物的分子设计与合成;TNP及其衍生物的应用研究。     

富氮稠环类氮氧化物的研究进展

富氮稠环类氮氧化物由于其平面共轭的分子骨架结构和共价氮氧键官能团,通常具有密度高、爆轰性能优异及感度适中等优点,因此,这类化合物已逐渐成为含能材料领域的研究热点.本研究综述了近十年来合成的20种富氮稠环类氮氧化物的分子结构、合成方法及理化性能等,比较了富氮稠环分子氮氧化前后的主要理化性能参数,为其合成及性能研究提供一定的参考.     

哌嗪化学的研究 第Ⅰ报 哌嗪系列高能量密度化合物合成研究进展

二甲酰基-四羟基哌嗪(DFTHP)是合成含能化合物、环硝胺化合物的重要前体化合物.本文综述了DFTHP系列高能量密度化合物(HEDC)合成研究的现状,指出该系列化合物的合成研究可分为三个阶段——哌嗪缩合反应、哌嗪稠环化反应和哌嗪的笼形化反应.六硝基六氮杂三环十二烷二酮(HHTDD)和六硝基六氮杂三环十四烷并双氧化呋咱(HHTTD)是稠环硝胺化合物中的典型代表；4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂异伍兹烷(TEX)是笼形硝胺化合物中的典型代表.     

高能碳氢燃料绿色合成技术研究进展

桥联富氮杂环化合物具有丰富的多样性，良好的热稳定性和优异的能量密度，是潜在的高能量密度材料，受到了国内外学者的广泛研究和报道。其中，亚氨基（—NH—）作为桥联单元，不仅能提高化合物的生成焓和能量密度，还能通过桥联的亚氨基形成氢键而降低感度，构建高能低感含能材料。本文介绍了亚氨基桥联富氮杂环化合物及其盐的研究进展，综述了这些含能化合物的制备方法、理化性质和爆轰性能，对亚氨基桥联富氮杂环化合物未来的发展潜力和重点研究方向进行了展望，从而为亚氨基桥联富氮杂环化合物的设计与合成提供借鉴和参考。     

三唑类含能化合物研究进展

三唑类含能化合物是近些年发展的一类新型含能化合物,具有高生成焓、高氮含量和高热稳定性的特点。本文从分子结构出发,综述了单三唑类、双三唑类、吡唑基三唑类、噁二唑基三唑类和四唑基三唑类等40余系列含能化合物的最新合成研究成果,对部分化合物性能进行了阐述。并结合三唑类含能化合物的性能特点,指出基于构效关系设计新型三唑化合物,平衡能量-安全间的矛盾关系,是发展高能钝感三唑含能化合物的有效策略;在此基础上,设计合成笼状三唑含能化合物是较具潜力的发展方向,并提出筛选综合性能优异的三唑化合物开展应用研究。     

六硝基六氮杂异伍兹烷制备工艺研究开发新进展

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)是一种能量密度很高的新型含能化合物,具有广阔使用前景.本文对其制备工艺路线进行了综述.根据工艺安全、产品纯度和制备成本对合成六硝基六氮杂异伍兹烷三种常用硝化前体:四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB)、四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADF)和四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)重点进行了讨论.     

氟偕二硝基甲基类含能化合物的合成及性能研究进展

将氟偕二硝基甲基引入至含能化合物分子中,不但可以提高含能化合物的氧平衡、密度和爆轰性能,还可能提高化合物的热稳定性、降低机械感度。构建含氟偕二硝基甲基基团的含能化合物成为新型高能低感含能材料领域的研究热点。通过对近20年来含有氟偕二硝基甲基的含能化合物综述,总结氟偕二硝基甲基类含能化合物的合成方法,分析比较这类化合物的分子结构、理化性质和爆轰性能,为新颖氟偕二硝基甲基化合物的分子设计、合成研究提供参考。     

无氢富氮含能化合物的研究进展

无氢富氮化合物由于分子中不含氢原子,燃烧产物无水蒸气、产气量稳定而且容易达到氧平衡,因而在高能量密度材料领域受到特别关注。本文综述了近年来国内外无氢富氮化合物(呋咱类无氢富氮化合物、硝基类无氢富氮化合物、无氢无氧富氮化合物和全氮化合物)的合成、表征、性能及其应用的研究情况,并分析了此类化合物的未来研究重点和发展趋势,研究表明,分子结构中带硝基的无氢富氮化合物和全氮化合物,有望发现部分具有实际应用价值,是研究工作者关注的重点。     

芳香耐热含能化合物合成研究进展

芳环体系稳定性高,耐热含能化合物骨架多为芳环结构。根据环系不同对芳香耐热含能化合物进行分类,对单环、并环和偶联多芳环三类含能化合物的合成及性能进行综述。在全面总结近年来单环、并环和偶联多芳环三类不同结构的芳香耐热含能化合物合成研究的基础上重点介绍了部分耐热性能突出的共轭型含能化合物的合成,同时讨论了分子结构与热稳定性之间的构效关联,并对芳香耐热含能化合物的研究前景进行了展望。     

三氨基胍系列含能化合物的研究进展

三氨基胍是一种非叠氮类、富氮型、可燃性化合物,其系列含能化合物具有高的正生成焓、热稳定性好、氮含量高等特点。参考了53篇文献对三氨基胍盐及其配合物的结构特点、制备方法、理化性质、爆炸性能及其在含能材料中应用的最新研究成果进行了综述,为该类含能材料的研究和发展提供参考。     

环脲硝胺类含能化合物的合成及性能研究进展

综述了环脲硝胺系列含能化合物的合成研究现状,指出该类化合物的合成方法主要有两种,即脲缩合-硝化法和小分子缩合-硝化法;与其他含能化合物相比,N-二硝基取代的环脲硝胺类化合物密度大,爆速高,水解稳定性差,初步讨论了形成这些特点的原因,揭示了这类化合物在含能材料领域具有不可忽视的作用与地位。     

多碘含能反生物战剂合成研究进展

传统含能化合物在爆炸后产生的瞬间热效应无法有效杀灭生物武器所携带的生物战剂。多碘含能反生物战剂化合物在爆炸后可以同时释放出能量和杀菌剂,因此,其被认为是当前最有应用前景的含能反生物战剂化合物。系统综述了共价型、离子型和共晶型三类多碘含能反生物战剂化合物的合成和性能研究进展,并介绍了部分反生物战剂的杀菌效果。结合含能反生物战剂的构效关系,指出热稳定性好,密度高,碘含量高,杀菌效果好的新型多碘含能反生物战剂化合物是今后的研究重点。此外,在保证杀菌效果良好的前提下,不断提升反生物战剂的能量密度和抛洒范围是当前反生物战剂研究发展的趋势。     

金刚烷类高能量密度燃料研究进展

从三个方面对金刚烷类高能量密度燃料的研究及应用发展进行了综述,包括金刚烷类化合物的分子结构与性能关系、金刚烷及其含能衍生物的合成方法、金刚烷类高能量密度燃料的应用现状,基于此对金刚烷类燃料的可能发展方向提出了展望,建议金刚烃的绿色合成工艺以及金刚烷类燃料复配技术值得进一步研究。     

含能金属有机骨架研究进展

含能金属有机骨架(E-MOFs)兼具高能量和低感度的特征,近几年受到各国相关科研工作者的广泛关注。设计合成结构新颖、能量特征优异和安全性能良好的新型E-MOFs已成为含能材料领域的研究热点。用于构筑E-MOFs材料的配体分子可概括为:含能小分子配体、富氮杂环类配体和高能多致爆基配体三大类。按上述分类方法,从E-MOFs材料的结构构筑方式、能量水平、安全性等方面出发,对近年来E-MOFs材料的最新研究进展进行了综述。系统梳理E-MOFs材料的最新成果发现,富氮类多齿含能配体的设计和选择及其与中心金属离子的有序自组装是构筑具有新颖结构E-MOFs材料的关键,不同的自组装方式决定了E-MOFs材料的空间拓扑结构,极大地影响着其物理化学性能。作为一类新兴的含能材料,E-MOFs材料的高能低感特性使其在固体推进剂配方、近激光起爆等领域展现出一定的研究价值和发展潜力。     

呋咱醚含能化合物研究进展

呋咱醚含能化合物是一类重要的含能材料,具有熔点较低、能量较高、塑性强的优点。从20世纪90年代起始,该类含能化合物已成为含能材料研究领域重要方向之一。本文综述了对称与非对称呋咱醚含能化合物的醚化合成方法,全面介绍了典型含能化合物FOF-1、FOF-2、FOF-11以及FOF-13的合成、性能及应用研究进展。设计出11种未见文献报道的呋咱醚含能化合物结构,并采用半经验计算方法 PM3进行了物化与爆轰性能预估,其中2种呋咱醚含能化合物密度大于1.90 g·cm-3、爆速大于9000 m·s-1。     

CL-20制备及晶体研究进展

CL-20是迄今为止能量水平最高并可工程化生产的单质含能化合物,是第三代含能材料的典型代表,在新型武器装备的装药中具有极大的应用前景。CL-20的最优化合成生产以及CL-20基高能低感含能材料的制备是当前含能材料发展的重要方向。全文分析和总结了两次氢解路线制备CL-20过程各中间产物的相关研究发展状况,结合各反应中间体制造过程中所面临的问题给出了解决建议和展望分析。此外,讨论了CL-20结晶产物的研究进展,结构特征和主要性能。通过对CL-20的制备及晶体进行相关梳理,总结出低成本,高产率,高纯度,环境友好化是CL-20未来合成工艺的发展方向。     

N,N-二(1(2)氢-5-四唑基)胺及其衍生物的研究进展

四唑类含能化合物具有氮含量高、密度高、热稳定性好、成气量大等优点。汇总和评述了N,N-二(1(2)氢-5-四唑基)胺及其非金属盐类化合物、金属配合物的合成、性能及应用研究进展。建议:(1)设计分子中有更多氮、氧原子和配位氧的化合物,以改善氧平衡、提高密度;(2)选制备容易、结构简单、性能优异的化合物为研究对象,开展该类化合物在钝感高能炸药、固体推进剂、火工品及新型气体发生剂等领域中的应用研究。