亚甲氨基硝基胍(MANG)的合成、晶体结构及热行为

以氨基硝基胍(ANQ)和甲醛为原料,合成了新的化合物亚甲氨基硝基胍(MANG),并对其反应过程进行了分析。采用X-射线单晶衍射仪分析了MANG的晶体结构,结果表明,其晶体属于正交晶系,空间群为P_(nn)2,每个晶胞中包含4个MANG分子,晶体密度为1.63 g·cm~(-3)。通过差示扫描量热法(DSC)和热重分析技术(TG-DTG)研究了MANG的热行为,其只呈现一个非常剧烈的放热分解过程。在5℃·min~(-1)的升温速率下,MANG的分解峰温和放热量分别为170.9℃和1440 J·g~(-1)。计算得到MANG的标准摩尔燃烧热和生成焓分别为-1526.09 kJ·mol~(-1)和33.81 kJ·mol~(-1)。用Kamlet-Jacobs方程预估MANG的爆速(7.1 km·s~(-1))和爆压(20.9 GPa)均小于ANQ,但高于三硝基甲苯(TNT)。MANG的撞击感度(7.9 J)低于ANQ(3J)和黑索今(RDX)(7.4 J)。     

亚甲基二硝基胍(BNGM)的热行为（英）

为进一步评估亚甲基二硝基胍（BNGM）的热稳定性,采用差示扫描量热法（DSC）,微量热仪,热重‐微分热重分析（TG/ DTG）和撞击实验,研究了BNGM的热分解行为、比热容、绝热至爆时间,并测试了其撞击感度。结果表明：BNGM的热行为分为两个放热分解过程,10 ℃·min^-1下两个分解过程的峰温分别为208.1 ℃和292.5 ℃,其自加速分解温度和热爆炸临界温度分别为189.6 ℃和190.9 ℃,298.15 K时摩尔热容为251.9 J·mol^-1·K^-1,估算绝热至爆时间约为280 s,撞击感度大于23.5 J,表明BNGM热稳定性良好。     

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。     

二硝基甲烷钾盐的晶体结构与热行为（英）

合成了二硝基甲烷钾盐{ K[CH(NO2)2]}n并得到了其单晶.该晶体属于三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数:a=4.5285(11) (A),b=7.0377(17) (A),c=7.8543(19) (A),α=70.671(3)°,β=88.SS7(3)°,γ=75.818(4)°,V=228.58(10) (A)3,Z=2,Dc=2.094 g·cm-3,F(000)=144,5=1.060,μ (Mo Kα)=1.077 mm-1,R1 =0.0457,wR2 =0.1399,(△p)max=0.484 e·(A)-3和(△p)min=-1.278 e·(A)-3.用DSC和TG-DTG方法研究了{K[CH(NO2)2]}n的热分解行为,呈现出两个放热过程.{ K[CH(NO2)2]}n的自加速分解温度和临界爆炸温度分别是161.0℃和162.8℃.{K[CH(NO2)2]}n的热稳定性比K(DNDZ)和K(AHDNE)低,比K(NNMPA)的热稳定性高.{K[CH(NO2)2]}n相对不敏感.     

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。     

硝基胍晶体各向异性热膨胀（英）

利用原位粉末X射线衍射法和原位红外光谱法研究了硝基胍(NQ)晶体的热膨胀。结果表明, 在30~160 ℃内硝基胍a-、b-、c-轴的平均膨胀系数分别12.9×10^-6,-10.1×10^-6 ℃^-1和145.5×10^-6 ℃^-1, 显示NQ晶体热膨胀呈明显各向异性,且b轴呈负膨胀。NQ的各向异性热膨胀由其各向异性分子间作用引起。随温度升高NQ分子间氢键减弱,分子间距离增大,减少了NQ分子沿b轴的空间位阻,从而在分子间作用力下沿b轴收缩,导致了负膨胀。该结果有助于理解炸药分子堆积对其物理性能的影响。     

3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪-1-氧化物合成及性能

以2,6-二氯吡嗪为原料,合成了新型含能化合物3,5-二氨基-2,6-二硝基吡嗪~(-1)-氧化物(DDPZO-i),收率40%。用IR、NM R、M S技术表征了其结构。通过X射线衍射技术确定了其单晶晶体结构。利用差示扫描量热法研究了其热稳定性,确定其分解峰值温度为215℃。DDPZO-i的实测密度为1.935 g·cm~(-3),高于耐热炸药LLM~(-1)05。用Gaussain03软件计算的标准生成焓为169.4 k J·mol~(-1)。对吡嗪骨架氧化反应机理进行了推测。采用Explore5 v6.02软件预估的DDPZO-i的爆速为9070 m·s~(-1),爆压为36.9 GPa,均优于LLM~-105。用BAM撞击感度仪实测的撞击感度为5 J,高于LLM-105的撞击感度。     

1-甲基-3-氨基-5-硝基-1,2,4-三唑的合成新工艺

以甲基肼为原料,与盐酸反应得到盐酸甲基肼,再与二氰二胺在50℃进行缩合环化反应,调节溶液pH值,经重氮化反应合成含能化合物1-甲基-3-氨基-5-硝基-1,2,4-三唑(DNMT),总收率62.3%,纯度99.4%,并用红外光谱、核磁共振、质谱、元素分析等方法表征了其结构。探讨了缩合环化反应工艺条件,确定适宜的反应条件为:溶剂为乙醇,n(C2H3N4)∶n(NH2NHCH3.2HCl)=1∶1.1,pH=8~9,成盐组分是盐酸,重结晶溶剂为丙酮。     

1,2-二硝基胍的合成及热性能

以硝基胍(NQ)为原料、100%硝酸/20%发烟硫酸/硝酸铵为硝化体系,经硝化反应合成了1,2-二硝基胍(DNG)。用IR、¹H NMR、¹³C NMR、MS表征了DNG的结构。研究了影响DNG产率和正交实验的因素。用TG和 DSC研究了DNG的热分解行为。结果表明,硝化反应的优化条件为n(HNO₃)n(NQ)n(NH₄NO₃)=15 2 1,V(H₂SO₄)V(HNO₃)=1.25 1,反应时间为8 h,反应温度为10 ℃。优化条件下DNG产率达61.76%。DNG的 DSC曲线峰温为182.83 ℃,显示DNG有良好的热稳定性。     

丙基硝基胍（PrNQ）热化学特性及分解机理（英）

采用差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)法研究了丙基硝基胍 （PrNQ）的热分解行为和非等温分解反应动力学,利用原位红外技术研究了PrNQ分子的分解机理,利用DSC实验研究了PrNQ与黑索今 （RDX）,奥克托今（HMX）,六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）,5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟铵 （TKX-50）的相容性。结果表明,PrNQ的熔点约为99 ℃,可应用于熔铸炸药体系。PrNQ的热稳定性良好,PrNQ的熔融和分解温度相差约137 ℃,可保证熔铸工艺的安全性。根据DSC实验,PrNQ与HMX及TKX-50的ΔT_p分别为-0.3 K和1.36 K,表明其与HMX及TKX-50相容性良好。     

2-氨基-4-硝基咪唑及其衍生物的合成及热分解研究

以4-硝基咪唑为原料,经硝化,重排,还原,得到2-氨基-4-硝基咪唑,并与3-氯-2,4,6-三硝基苯胺进行缩合合成出2-(3-氨基-2,4,6-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑,收率15%,采用核磁共振、质谱、红外进行了结构表征。探讨了还原的选择性和缩合的机理,结果表明,2,4-二硝基咪唑的2位硝基优先被还原。利用DSC研究了2-氨基-4-硝基咪唑和2-(3-氨基-2,4,6-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑的热分解,分解温度分别为236.32℃和244.86℃。     

1,3,5-三硝基-2,3-二氢-1H-咪唑并[4,5-b]吡啶-2-酮的合成及热分解

以2,3-二氨基吡啶为原料,经闭环得到2,3-二氢-1H-咪唑并[4,5-b]吡啶-2-酮(1),并在HNO3/Ac2O体系中硝化,合成出1,3,5-三硝基-2,3-二氢-1H-咪唑并[4,5-b]吡啶-2-酮(2),产率为44.6%。采用核磁共振、质谱、红外对其进行了结构表征。利用差示扫描量热技术和热重分析法研究了化合物2的热性能,分解温度为153.0℃,热重变化范围为130~450℃,共失重55.5%,热稳定性差。     

1-甲基-3,4-二硝基吡唑合成与表征

以3-硝基吡唑为原料,通过硝化、甲基化得到1-甲基-3,4-二硝基吡唑(MDNP),优化了合成工艺,得到较优的甲基化反应的工艺条件:反应温度90℃;反应时间6.5h;3,4-二硝基吡唑、碳酸二甲酯与无水碳酸钾的摩尔比为1∶10.5∶1.5,目标产物总得率55.6%。采用熔点测定、元素分析、红外光谱、核磁共振等对目标产物进行了结构表征,利用DSC研究了其热分解性能。结果表明,热分解温度为298℃,熔点为20℃,在常温下为液体单质炸药,热稳定性好。     

7-氨基-6-硝基-[1,2,5]噁二唑并[3,4-b]吡啶-1-氧化物合成及性能

设计了一种新化合物(7-氨基-6-硝基-[1,2,5]噁二唑并[3,4-b]吡啶-1-氧化物)的合成方法。以2-氯-4-氨基吡啶为起始原料,经硝化、叠氮化、热解环化得到目标化合物,总收率为42%,并采用核磁共振、红外、质谱、元素分析对其进行结构表征。利用差示扫描量热法研究了目标化合物的热性能,其分解温度为215.93℃,按GJB772A-1997方法实测摩擦感度和撞击感度都为0,表明7-氨基-6-硝基-[1,2,5]噁二唑并[3,4-b]吡啶-1-氧化物是一种钝感含能化合物。     

2-(2′,4′,6′-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑的合成及热分解

将2-氨基-4-硝基咪唑和 2,4,6-三硝基氯苯缩合,合成出耐热性能较好的2-(2′,4′,6′-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑,收率30.9%。用核磁共振、红外、质谱对其结构进行了结构表征,并利用差示扫描量热仪(DSC)研究了2-(2′,4′,6′-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑的热分解情况,分解温度为285.92℃。      

3,3'-二(偕二硝基甲基)-4,4'-偶氮呋咱的合成与热性能

以3,3'-二氰基-4,4'-偶氮呋咱为原料,经加成、重氮化以及硝化等反应得到3,3'-二(偕二硝基甲基)-4,4'-偶氮呋咱(4)及其钾盐(3),四步反应的收率分别为93.3%、91.2%、24.5%和63.1%。在反应过程中分离得到一种未见报道的呋咱化合物——3,3'-二偕氨肟基-4,4'-联氨呋咱(1),推测在羟氨与氰基发生加成反应的过程中,过量羟氨同时将偶氮基还原为联氨基,从而生成1。通过~1H NMR、~(13)C NMR、IR以及质谱等手段对反应中间体及产物结构进行表征。利用差示扫描量热法-热重法研究1、3和4的热分解过程,结果表明:1的热分解包括一个脱结晶水吸热过程和两个热分解放热过程,热失重率分别为5.1%、53.5%和36.3%,吸热峰温为83.7℃,放热分解峰温分别为241.1℃和336.2℃;3的热分解过程仅有一个明显的分解放热阶段,热失重率为86.6%,峰值温度为258.1℃;4的热分解过程也仅有一个明显的分解放热阶段,热失重率为71.8%,其峰值温度为156.0℃。     

新型含能材料NOG_2 Tz对HMX热分解行为的影响

采用差示扫描量热法(DSC)测试了奥克托今(HMX)和3,6-双(3-硝基-1,2,4-噁二唑-5-胍基)-1,2,4,5-四嗪(NOG2Tz)不同质量比混合炸药的分解温度。以多重升温速率DSC研究了HMX纯品及混合炸药(80%HMX+20%NOG2Tz)的热行为,计算了其表观活化能、指前因子、自加速分解温度、热爆炸临界温度。结果表明,当HMX的质量分数为80%时,混合炸药的分解峰温较纯品HMX升高2℃,表观活化能增加约70 kJ·mol-1,混合炸药相容性较好,表明加入定量NOG2Tz(50%)可以提高HMX的热安定性。     

1,1'-二羟基-5,5'-联四唑-二氨基乙二肟(DAGBTO)富氮含能盐的合成、晶体结构及热性能

以二氨基乙二肟(DAG)和1,1'-二羟基-5,5'-联四唑(BTO)为起始原料合成了新型富氮含能盐——1,1'-二羟基-5,5'-联四唑-二氨基乙二肟(DAGBTO)。用元素分析、傅里叶变换红外光谱、核磁和质谱对其结构进行了表征。培养了目标化合物的单晶,并通过X-射线单晶衍射仪测定了其晶体结构,结果表明其属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为:a=11.3121(11),b=6.4480(4),c=15.3202(16),β=105.990(2)°,V=1074.23(17)~3,Z=4,D_c=1.782 g·cm~(-3),F(000)=592。通过差示扫描量热分析仪(DSC)研究其热分解行为,并对其非等温反应动力学参数和热安全性参数进行计算,其反应活化能为210.6 kJ·mol~(-1)(Kissinger法)和207.9 kJ·mol~(-1)(Ozawa-Doyle法),二者一致性较好,热分解温度高于190℃,热爆炸临界温度Tbp为200.7℃。