DAF、DNF和DAAzF的燃烧能和比热容研究（英）

测得了二氨基呋咱(DAF),二硝基呋咱(DNF)及二氨基偶氮呋咱(DAAzF)的燃烧能和比热容.三种化合物的燃烧能分别为(-1 3043±1 19),(-6863±37)和(12661±54)J·g-1,同时,计算得到了基于不同燃烧产物的标准摩尔生成焓(△fH(o)m).三种化合物298.15 K时的标准摩尔热容分别为(140.8±0.1),(236.8±0.2),(216.9±0.2)J·mol-1·K-1.燃烧能随着分子中氧含量的增加而减少(DAF＞DAAzF＞DNF).氨基基团有助于提高燃烧能,硝基则有负作用.对于比热容而言,三种化合物的变化规律与燃烧能相反.     

M(NTO)n和M(NTO)n.mH2O的热化学和热力学性质

本文着重介绍了用Ｃａｉｖｅｔ微量热量计在２９８．１５Ｋ下测定了２０种Ｍ（ＮＴＯ）．·ｍＨ＿２Ｏ（Ｍ＝金属；ＮＴＯ＝３－硝基－１．２．４－三唑－５－酮；Ｍ＝Ｌｉ，ｎ＝１，ｍ＝２：Ｍ＝Ｎａ，Ｋ，ｎ＝１，ｍ＝１；Ｍ＝Ｍｇ．Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，ｎ＝２，ｍ＝８；Ｍ＝Ｃａ，ｎ＝２，ｍ＝４；Ｍ＝Ｂａ，ｎ＝２，ｍ＝３；Ｍ＝Ｙ、Ｙｂ，ｎ＝３，ｍ＝６；Ｍ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ．Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，ｎ＝３，ｍ＝７；Ｍ＝Ｎｄ，ｎ＝３，ｍ＝８；Ｍ＝Ｔｂ；Ｄｙ，ｎ＝３；ｍ＝５）在水中的溶解焓和ＫＮＴＯ·Ｈ＿２Ｏ（ｃｒ）与ＣｕＳＯ＿４（ａｑ）、Ｐｂ（ＮＯ＿３）＿２（ａｑ）和Ｚｎ（ＮＯ＿３）＿２（ａｑ）的沉淀反应焓．利用测得的溶解焓和沉淀反应治数据，计算了这２０种Ｍ（ＮＴＯ）＿ｎ·ｍＨ＿２Ｏ和３种沉淀反应产物（Ｃｕ（ＮＴＯ）＿２·２Ｈ＿２Ｏ，Ｐｂ（ＮＴＯ）＿２·Ｈ＿２Ｏ和Ｚｎ（ＮＴＯ）＿２·Ｈ＿２Ｏ）的标准生成焓。用Ｋａｐｕｓｔｉｎｓｋｉｉ公式计算了２０种Ｍ（ＮＴＯ）＿ｎ（Ｍ＝Ｌｉ．Ｎａ，Ｋ，ｎ＝１；Ｍ＝Ｍｇ，Ｇａ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，ｎ＝２；Ｍ＝Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｙｂ．ｎ＝３）的晶格能，进而算出了它们     

四硝基吡咯及其衍生物结构与性能的理论研究

为了寻找新型高能量密度材料,设计了四硝基吡咯及其甲基、氨基、硝基衍生物。在DFT-B3LYP/6~(-3)1G*水平下对模型化合物进行了几何结构全优化。在DFT-B3LYP/6~(-3)11++G**水平计算了模型化合物的生成焓、爆轰性能。自然键轨道(NBO)分析了模型化合物引发键的强度进而考察了其热安全性。计算结果表明:1-甲基四硝基吡咯密度为1.88 g·cm~(~(-3)),爆速和爆压分别为8.66 km·s~(-1)和34.10 GPa,其爆轰性能具有与1,3,5-三硝基~(-1),3,5-三氮杂环己烷(RDX)相当的爆轰性能;四硝基吡咯、1-氨基四硝基吡咯密度分别为1.93 g·cm~(-3)和2.04 g·cm~(-3),爆速均为9.01 km·s~(-1),爆压分别为37.54 GPa和38.73 GPa,具有与1,3,5,7-四硝基~(-1),3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)相当的爆轰性能;由于五硝基吡咯中含有五个硝基,其热安全性最差,N(5)—NO2键离解能仅为60.8 k J·mol~(-1)。计算值与之前的实验值具有较好的一致性,表明计算值可靠。     

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。     

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。     

高密度笼状烃衍生物的合成及热性能

以环戊二烯(CPD)或甲基环戊二烯(MCPD)为原料,通过Diels-Alder反应、[2+2]环加成反应、羰基和含氮试剂的加成反应合成了五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷、甲基五环[5.4.0.02,6.03,10.05,9]十一烷的腙类衍生物,通过质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等确证了产物结构,并通过PDSC研究了部分化合物在高温下的热分解性能。高张力笼状烃衍生物可改善笼状烃的挥发性能,分解过程放热,且分解温度随压力增大略有升高,可用作新型炸药或高能燃料组分。     

估算正负离子标准水合焓的一种简易方法

提出了一个估算正负离子标准水合焓ΔhHmθ(Mn±)的简易公式。ΔhHmθ(Mn±)的计算值与报道值相对误差在8%以内。用所建立的计算式预估了一些已知ΔhHmθ(Mn±)和ΔfHmθ(Mn±,aq,∞)或ΔfHmθ(Mn±,g)值的气态正负离子的标准生成焓ΔfHmθ(Mn±,g)和正负水合离子的标准生成焓ΔfHθm(Mn±,aq,∞)。     

联唑类含能化合物及其含能离子盐研究进展

联唑类含能化合物及其含能离子盐是近年发展起来的一类新型含能材料,具有高氮含量、高生成焓、高爆轰性能和相对钝感等特性,在新型炸药、低特征信号推进剂、气体发生剂、低烟或无烟烟火等领域有着广泛的应用前景。综述了有关联-1,2,4-三唑、联四唑和5-(1,2,4-三唑)四唑等联唑类含能化合物及其含能离子盐的最新合成研究成果,并对部分化合物的物化性能进行了阐述。认为下一步的工作重点为研究富氮阳离子的引入对联唑类含能化合物感度和爆轰性能的影响,合成出综合性能更好的联唑类含能化合物。设计了9种新型联唑类含能化合物,并利用量子化学方法对其性能进行预估。     

Cu(TO)2Cl2的制备和热力学研究（英）

根据制备过程,提出了配合物Cu(TO)2Cl2在混合溶液中的晶体生长的动力学模型。通过这个动力学模型,测定了一系列的动力学参数Ea=45.37kJ·mol-1,ln(A/s-1)=14.65,Δ≠Gm=82.11kJ·mol-1,Δ≠Hm=42.85kJ·mol-1,Δ≠Sm=131.58J·mol-1·K-1。另外,用RD496-Ⅲ型微量热计测定了该化合物在298.15K时的比热容,并计算了[Cu(TO)2]2 (aq)和Cu(TO)2Cl2(s)的标准生成焓。     

微小药量燃烧热测定装置及几种典型含能材料燃烧热的测量

为建立适用于含能材料的精密燃烧热测量系统和方法,基于示差热流量热原理,使用由960对热电偶组成的三维热电堆作为核心测量元件,使用苯甲酸标准物质对装置进行标定,研制出一种基于三维热电传感技术的微小药量含能材料燃烧热测定方法和装置,并利用该燃烧热测定装置对环四亚甲基四硝胺、六硝基六氮杂异伍兹烷、环三亚甲基三硝胺、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、二氨基二硝基乙烯和硝基胍6种典型含能材料的燃烧热进行了测定。实验结果表明,仪器量热系数为（64.804±0.071） μV·mW^-1,标定的相对不确定度为0.109%;6种含能材料在298.15 K时的固相标准摩尔燃烧热（Δ_cU）依次为-（2749.1±4.5）,-（3593.6±6.0）, -（2115.2±3.4）,-（3040.8±4.8）,-（1211.4±2.3） kJ·mol^-1和-（898.4±2.0） kJ·mol^-1,测定结果与文献报道值能够较好吻合,表明所研制的微小药量燃烧测定装置能够广泛应用于含C、H、O、N物质,尤其是珍稀样品及易爆炸物质燃烧热的测定。     

基团加和法估算含能热塑性聚氨酯弹性体的生成焓

采用基团加和法估算了以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、聚硝酸酯缩水甘油醚(PGN)、聚2,2-双叠氮甲基氧杂环丁烷(PBAMO)、聚2-甲基-2-硝酸酯基氧杂环丁烷(PNIMMO)、2,2-双叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)2-叠氮甲基2-甲基氧杂环丁烷(AMMO)共聚物(PBAMO/AMMO)等为软段,以二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯等为硬段,1,4-丁二醇为扩链剂的含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)的生成焓.结果表明,随着硬段含量的增加,ETPE的生成焓降低,当硬段为MDI时,所制备的ETPE的生成焓高于其他硬段聚合物,叠氮化合物为软段的ETPE生成焓高于硝酸酯类化合物的.故通过对ETPE的能量预估和结构推断可以为设计具有高能量水平的ETPE提供依据.     

对称的吡嗪并环脲硝基衍生物结构和性能的量子化学研究（英）

运用密度泛函理论DFT-B3LYP/6-31G**方法得到了对称的吡嗪并环脲硝基衍生物的分子几何构型和电子结构。用量子化学方法计算了理论密度和生成热,用Kamlet-Jacobs方程计算了爆速和爆压,对这些硝基衍生物的结构-性能关系进行了研究。结果表明,分子中硝基的数量、位置、环境和分子结构的对称性是影响对称吡嗪并环脲硝基衍生物热稳定性和爆轰性能的一些主要因素。1,3,5,7-四硝基-5,7-二氢二咪唑[4,5-b:4',5'-e]吡嗪-2,6(1H,3H)-二酮的理论密度为2.03 g·cm-3,生成热为265.63 k J·mol-1,爆速为9.08 km·s-1,爆压为39.22 GPa。1,3,5,7-四硝基-2,6-二氧杂-1,2,3,5,6,7-六氢二咪唑[4,5-b:4',5'-e]吡嗪-4-氧化物的结构是不稳定的。这些计算结果为新型高能量密度材料的设计和合成提供了基础研究数据。     

三氟化氯与碳氢燃料反应放能试验研究

在对三氟化氯与碳氢燃料反应机理进行分析的基础上,进行了密闭环境下三氟化氯与碳氢燃料的反应放能试验研究.结果表明:三氟化氯与碳氢燃料可以发生剧烈反应,释放大量的能量,将碳氢燃料部分雾化并喷出密闭空间,激活的碳氢燃料一旦接触空气,便诱发碳氢燃料的剧烈爆燃;在无氧条件下,三氟化氯与碳氢燃料爆炸反应所释放的能量相当于1.8倍T...     

键参数法预估芳香族多硝基化合物生成焓

用键参数法对芳香族多硝基化合物分子结构中的化学键进行编码,通过多元线性回归,得到回归模型,该模型经检验符合统计学规律。计算结果表明,此类化合物生成焓与键参数存在良好的相关性,回归方程相关系数0.994,决定系数0.988,绝大多数化合物计算值与文献值吻合得很好,相对误差大多数在±10%以内。