一种制备CL-20/LLM-116共晶含能材料的新方法

将直流电通过螺线管产生均匀的磁场,在均匀磁场环境下,以六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)、4-氨基-3,5-二硝基吡唑(LLM-116)为原料,在匀强磁场环境中,利用溶剂挥发法制备CL-20/LLM-116共晶炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及差式扫描量热仪(DSC)对实验制备的共晶炸药进行表征,结果表明:共晶炸药为块状黄色晶体,与单一CL-20和LLM-116晶体相比形貌有明显变化。共晶炸药的的熔点为148.38℃,分解温度也较单一组分有一定变化,出现2个热分解峰,分解温度分别为244.22℃和251.53℃。综上所述,磁场环境下的溶剂挥发法是一种可行的制备CL-20/LLM-116共晶含能材料的新方法。     

熵对线状硝胺直接合成氮杂环硝胺的影响

以1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂戊烷(TDA),2,4,6-三硝基-2,4,6-三氮杂-1,7-庚二醇二醋酸酯(BSX),2,46,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂-1,9-壬二醇二醋酸酯(ACAN)等线状硝胺在硝酸铵-硝酸溶液中直接合成了六员环硝胺黑索今(RDX),讨论了反应历程,认为难以生成八员环硝胺的原因,除了介质条件之外,熵的影响是一个重要的原因。     

熵对线状硝胺直接合成氮杂环硝胺的影响

以1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂戊烷(TDA),2,4,6-三硝基-2,4,6-三氮杂-1,7-庚二醇二醋酸酯(BSX),2,46,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂-1,9-壬二醇二醋酸酯(ACAN)等线状硝胺在硝酸铵-硝酸溶液中直接合成了六员环硝胺黑索今(RDX),讨论了反应历程,认为难以生成八员环硝胺的原因,除了介质条件之外,熵的影响是一个重要的原因。     

CL-20/RDX共晶炸药的制备与性能测试

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷/环三亚甲基三硝胺(CL-20/RDX)共晶炸药的性能,采用喷雾干燥法制备了质量比为1∶1的CL-20/RDX共晶炸药;通过扫描电镜(SEM)观察了共晶炸药的形貌;采用粉末X-射线衍射法与红外光谱法测试了共晶炸药的结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了共晶炸药的热性能;通过感度实验分别测试了共晶炸药的撞击感度与摩擦感度。结果表明,CL-20/RDX共晶呈球形,粒径在1～5μm; CL-20/RDX共晶的衍射图与CL-20和RDX的衍射图均不完全相同,衍射峰有明显的位移;CL-20/RDX共晶炸药的热分解温度为222.8℃,比CL-20低30℃左右,比RDX低20℃左右,说明共晶的生成对其热性能有较大影响;CL-20/RDX共晶炸药的撞击感度为76%,特性落高为26.9cm,摩擦感度为64%,其机械感度较CL-20有大幅降低,表明共晶炸药的感度显著降低,安全性能得到明显提高,进一步说明共晶在含能材料改性和降感方面的优势。     

四硝基半甘脲的合成及其性能

叙述了新型高能炸药2,4,6,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛酮-[3](简称四硝基半甘脲)的两种合成方法,并给出了它的主要物化性能和爆炸性能。     

美密执安大学制备出可用于熔铸炸药填料的LLM–116共晶炸药

正4–氨基–3,5–二硝基吡唑(ADNP或LLM–116)在180℃熔融分解,热稳定性不高,在熔铸装药中用作炸药填料时会部分分解,这种情况在热稳定性不高的五元杂环的含能材料中普遍存在。为解决上述问题,美国密执安大学制备了3,4–二氨基呋咱(DAF)与ADNP摩尔比为1∶1的共晶炸药。该ADNP/DAF共晶炸药利用ADNP     

四硝基半甘脲的合成及其性能

叙述了新型高能炸药2,4,6,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛酮-[3](简称四硝基半甘脲)的两种合成方法,并给出了它的主要物化性能和爆炸性能.     

CL-20/DNT共晶炸药的制备及其性能研究

以丙酮为溶剂,通过蒸发结晶法制得六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/二硝基甲苯(DNT)共晶炸药。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重/差示量热法(TGA/DSC)研究了共晶炸药的形貌、结构和热分解特性,测试了CL-20/DNT共晶炸药的机械感度和5s爆发点温度,并计算了其爆轰性能。结果表明,共晶炸药的微观形貌不同于原料CL-20,呈条状晶体;衍射峰明显不同于CL-20/DNT物理混合物的衍射峰,表明有新物相生成。在DSC曲线上,CL-20/DNT共晶几乎没有DNT的熔化吸热峰,而CL-20/DNT物理混合物中有明显的熔化峰,且二者的放热峰峰形和峰位不同;与原料CL-20相比,共晶炸药的分解峰温提前了21℃,放热量(ΔH)和最大热流量(Qmax)分别增加了39%和104%。与CL-20/DNT物理混合物相比,共晶炸药的5s爆发点温度和表观活化能分别增加3.9℃和65.7kJ/mol,撞击感度降低88.9%,摩擦感度降低40%,说明共晶炸药热稳定性增强。CL-20/DNT共晶炸药的理论爆速达到8 340m/s。     

硝胺类含能化合物ADNQ和APX的合成及热性能

以硝基胍(NQ)为原料,经硝化合成了中间体1,2–二硝基胍(DNQ),然后与碳酸铵反应得到1,2–二硝基胍铵(ADNQ);DNQ与碳酸氢钾进行酸碱中和反应得到1,2–二硝基胍钾(PDNQ),最后在碘化钠和18–冠–6醚相转移催化剂的作用下与1,3–二氯–2–硝氨基氮杂丙烷进行取代反应合成了1,7–二氨基–1,7–二硝氨基–2,4,6–三硝基–2,4,6–三氮杂庚烷(APX)。采用红外光谱、核磁、质谱以及元素分析等进行了中间体与目标化合物的结构表征;采用差示扫描量热(DSC)、热重(TG)等手段研究了目标化合物的热性能。     

高能量密度化合物HNIW的最新研究进展及其应用前景

介绍了HNIW（六硝基六氮杂异伍兹烷,又称CL-20）的几种常用合成方法,并分析比较了这些方法的优缺点以及需要进一步改进的工艺条件。详细综述了HNIW在固体推进剂及炸药中的应用现状,分析了该高能化合物在实际应用中的优势以及需要解决的关键技术问题。总结了HNIW在固体推进剂及炸药领域中面临的主要挑战及其应用前景。     

1,5–二叠氮基–3–硝基氮杂戊烷的合成新方法

以二(2–氯乙基)胺盐酸盐为原料,先经浓硝酸–乙酸酐硝化制得1,5–二氯乙基–3–硝基氮杂戊烷(BCENA),再使BCENA与Na N3反应,合成了1,5–二叠氮基–3–硝基氮杂戊烷(DIANP),收率80%,质量分数97.8%。该DIANP合成工艺未见文献报道。     

含高氮化合物的高燃速CMDB推进剂的能量特性

利用能量计算程序计算了含高氮化合物3,6–双(1–氢–1,2,3,4–四唑–5–氨基)–1,2,4,5–四嗪(BTATz)的复合改性双基(CMDB)推进剂的能量特性,并研究了用3种含能添加剂高氯酸铵(AP)、六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)、黑索今(RDX)和2种增塑剂1,5–二叠氮基–3–硝基–3–氮杂戊烷(DIANP)及二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)分别部分取代BTATz和硝化甘油(NG)后,对含BTATz的CMDB推进剂能量特性的影响规律。结果表明:无论推进剂中是否含铝粉,用BTATz取代CMDB推进剂中的硝化棉(NC)和NG后,将不同程度地降低原推进剂的各能量特性参数;用AP和HNIW部分取代BTATz后,可使BTATz–CMDB推进剂的理论比冲明显提高;用DIANP或TEGDN部分取代推进剂中的NG,各能量特性参数均随其含量增加而减小。     

3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷的分离、热分解及硝解机理分析

为掌握乌洛托品的硝解机理,研究了直接法硝解乌洛托品制备黑索今(RDX)的废水。实验通过乙酸乙酯萃取富集废水中的副产物,水洗至中性,浓缩,用薄层色谱法分析,展开系统为:丙酮/二氯甲烷/冰乙酸=1/6/0.1。采用硅胶柱柱层析法分离,丙酮/二氯甲烷梯度洗脱,分离得到两种物质,一种物质通过熔点、红外、核磁比对确认为1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX);另一种物质采用红外光谱、核磁、质谱、元素分析及单晶衍射等分析方法进行结构表征,认定其为3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷。用DSC-TG技术研究了3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷热行为,结果表明该化合物是一种熔点低、热稳定性好的化合物,对主要副产物的分离和结构鉴定为直接法硝解反应机理提供了可靠的实验依据。     

2–硝亚胺基–5–硝基–六氢化–1,3,5–三嗪与推进剂常用组分相容性研究

采用差示扫描量热法研究了2–硝亚胺基–5–硝基–六氢化–1, 3, 5–三嗪（NNHT）与固体推进剂和发射药中常用组分硝基胍（NQ）、黑索今（RDX）、奥克托今（HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL–20）、1, 1–二氨基–2, 2–二硝基乙烯（FOX–7）、3, 4–二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）以及吸收药硝化棉（NC）+硝化甘油（NG）、NC+1, 5–二叠氮基–3–硝基–3–氮杂戊烷（DIANP）、2号中定剂（二甲基二苯脲）的相容性。结果表明,NNHT与HMX、CL–20、FOX–7的相容性好,与RDX轻微敏感,与NQ和DNTF敏感,与吸收药NC+NG敏感,与吸收药NC+DIANP相容,与2号中定剂轻微敏感。     

CL-20及其类似物的质谱裂解途径

研究了 CL - 2 0、一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷 (MAPN)及二乙酰基四硝基六氮杂异伍兹烷 (DATN)的化学电离质谱 (CI-MS)和场解吸质谱 (FD- MS)。以上三物质在两种质谱方式下均表现出以保持笼型骨架完整的脱硝基和脱乙酰基为共同特征的裂解规律     

HMX/ANPZO共晶炸药的制备及表征

运用分子动力学方法,计算了1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮环杂辛烷(HMX)分子、2,6-二氨基-3,5-二硝基-吡嗪-1-氧(ANPZO)分子以及HMX/ANPZO共晶分子的分子间作用力、结合能和内聚能密度。通过气相扩散法制备了HMX/ANPZO共晶炸药,用红外光谱(IR)、差示扫描量热(DSC)和X射线衍射(XRD)表征了其结构,并测试了其机械感度。结果表明,HMX/ANPZO共晶分子间的相互作用力大于HMX分子间以及ANPZO分子间的相互作用力。与HMX和ANPZO相比,HMX/ANPZO共晶炸药的晶体结构和热分解特性变化较大,特性落高为59cm,与HMX相比提高了96.7%;理论爆速达9 060m/s。     

含能添加剂对含NNHT的CMDB推进剂能量特性影响

利用能量计算程序计算了含高氮化合物2–硝亚胺基–5–硝基–六氢化–1,3,5–三嗪(NNHT)的复合改性双基(CMDB)推进剂(NNHT–CMDB推进剂)的能量特性,并研究了分别用含能添加剂黑索今(RDX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)和铝粉部分取代NNHT–CMDB推进剂中的NNHT对推进剂能量特性的影响规律。结果表明:无论推进剂中是否含铝粉,NNHT含量增加,将不同程度地降低原CMDB推进剂的各能量特性参量;与RDX相比,HNIW与NNHT搭配使用效果更佳,原NNHT–CMDB推进剂的标准理论比冲提高十分明显;当m(NNHT)∶m(HNIW)=18∶20时,推进剂的标准理论比冲高于含质量分数26%RDX的RDX–CMDB推进剂;当NNHT与HNIW质量比值不变时,含铝推进剂的各能量特性参量明显高于无铝推进剂;添加HNIW后,10 MPa时,NNHT–CMDB推进剂的标准理论比冲分别可达到253.4 s(无铝)和261.9 s(含铝质量分数5%)。     

制备六硝基六氮杂异伍兹烷的硝解工艺近期进展

六硝基六氮杂异伍兹烷(HN研)是当今已工业化生产的能量水平最高的炸药，HNIW的制备包括基本母体的合成、母体的氢解、氢解产物(硝解底物)的硝解(即生成HN研)及HNIW的转晶4步。综述了近几年来制备HNIW的硝解工艺的进展(包括作者的若干研究成果)，详细报道了硝解3种底物([四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)、四乙酰基二甲酰基六氮杂杂异伍兹烷(TADFIW)及四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW]）以制备HNIW的工艺条件，并评价了各自的优、缺点。     

直接法制备黑索今工艺中废水的成分研究及硝解机理分析

为了更好地改进发烟HNO3硝解乌洛托品制备黑索今（RDX）的生产,研究了乌洛托品经发烟HNO3硝解后废水中的副产物,实验选用网状大孔树脂GDX-102吸附废水中的副产物,用二氯甲烷和乙腈（二氯甲烷/乙 腈=90/10）进行洗脱、浓缩,然后采用薄层色谱分离,薄层色谱的展开系统为：丙酮/二氯甲烷/石油醚=1/3/6,分离得到了两种物质,并采用红外光谱、核磁、质谱和元素分析等分析方法对产物进行了结构表征,认定其为1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂戊烷和1,5-二硝酰氧基-2,4-二硝基-2,4-氮杂戊烷。发烟HNO3硝解乌洛托品,反应复杂,副产物多,本文通过分离得到的两种副产物对其硝解反应的机理进行了分析,乌洛托品先迅速硝解生成乌洛托品二硝酸盐,再迅速硝化形成中间产物黑索今母体和DPT,逐渐生成主要产物RDX和少量HMX,而随着反应的进行,体系的氧化性增强,环状化合物则被破坏断裂成直链化合物生成1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂戊烷和1,5-二硝酰氧基-2,4-二硝基-2,4-氮杂戊烷。     

新型多氮含能材料概述

主要从合成、物化性能方面简述了几类多氮含能材料:氨基/硝基杂环氮–氧化物、含能叠氮化合物、高氮化合物、钝感多氮高能炸药。结合国内外发展现状,指出了多氮含能材料技术未来发展的主要方向。