溶剂-非溶剂法制备纳米FOX-7及其性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)及两者的混合物为溶剂,通过溶剂-非溶剂法制备了纳米1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)。通过场发射电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)对所制备的纳米FOX-7的形貌、物相、结构和热性能进行了表征,并对样品的感度进行了测试;在此基础上,研究了溶剂、表面活性剂对纳米FOX-7性能的影响。结果表明:所制备的纳米FOX-7平均晶粒尺寸小于30 nm。添加表面活性剂有助于降低纳米FOX-7的晶粒尺寸及颗粒尺寸,提高其粒度分布均匀性,改善其分散性。与原料相比,所制备的纳米FOX-7的初始分解温度提高,两个分解放热峰之间温度范围变窄,能量释放效率及分解焓有较大的提高,撞击感度与摩擦感度明显降低。当采用混合溶剂并添加表面活性剂OP-10和Tween 20时,所制备的纳米FOX-7的初始分解温度都提高近15℃,分解焓分别提高了4.97%,4.65%,摩擦感度降低了66.7%,50.0%。     

1,1-二苦氨基-2,2-二硝基乙烯的合成及性能预估

以2,4,6-三硝基氯苯,1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)为原料,咪唑与氟化钾作为催化剂,缩合合成了1,1-二苦氨基-2,2-二硝基乙烯(TFT),熔点为225~226℃,收率71.3%。采用红外光谱、核磁共振、质谱对其进行了表征。通过差示扫描量热研究了其热性能,热分解温度为331.3℃,热稳定性优于FOX-7。用Monte-Carlo方法估算其理论密度为1.85 g·cm~(-3),用Kamlet-Jacobs公式估算其爆热为1751.26 J·g~(-1),爆速为8.83 km·s~(-1),爆压为36.25 GPa;撞击感度H_(50)的计算值为156 cm。理论计算的结果说明该材料较FOX-7钝感,爆压高于FOX-7。     

2-取代-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮的制备

研究了2-取代嘧啶4,6-二酮的硝化反应,产物为2-取代-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮,收率＞80%,2-取代-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮与亲核试剂反应形成开环产物.2-位取代基为烷基时,嘧啶环5-位和侧链的α-位都发生反应,当取代基为甲基时,硝化产物为2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮(1),1的水解产物为1,1-二氨基-2,2-硝基乙烯(FOX-7)和二硝基甲烷.考察了亲核试剂对FOX-7收率的影响.2-位取代基为羟基时,硝化产物为5,5-二硝基巴比妥酸(4b),4b水解可制得偕二硝基乙酰基脲(6b),6b与KOH作用生成偕二硝基乙酰基脲钾盐(7b).     

镁离子催化下2-(二硝基亚甲基)-1,3-二氮环戊烷的合成

二硝基亚甲基)-1,3-二氮戊烷(DNDZ) 是设计合成新型含能材料关键的中间体, 本研究考察了镁离子催化下1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)与乙二胺进行的亲核反应,确定了合成DNDZ的最佳反应条件: 反应温度为110 ℃、反应时间为5.5 h, Mg(OAc)₂作为催化剂且用量为FOX-7物质的量的30%,DNDZ的产率为83.9%,纯度为99%。 并采用红外光谱、核磁共振波谱、质谱以及元素分析等进行了结构表征。      

FOX-7在DMSO-EAC混合体系中的结晶热力学

为了研究1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)在二甲基亚砜-乙酸乙酯(DMSO-EAC)混合溶剂中的结晶行为,促进FOX-7球形化晶体制备工艺研究,利用激光动态法测定了298.15～333.15 K温度范围内FOX-7在不同体积比DMSO-EAC混合溶剂中的溶解度,建立了溶解度方程,估算了结晶热力学参数,并在DMSO-EAC混合溶剂中进行了降温结晶实验。结果表明,FOX-7在该混合体系溶剂中的溶解度随温度和DMSO含量的增加而增加;所有模型拟合结果良好,其中CNIBS/R-K模型的关联结果最优;在VDMSO∶VEAC=1∶3体系中降温结晶所得晶体形貌规则、呈椭球状且粒度均匀。     

FOX-7对NC/TMETN基低敏感无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

采用燃速-靶线法研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的含量、粒度及不同铅盐/铜盐/炭黑三元复合燃烧催化剂对硝化棉/三羟甲基乙烷三硝酸酯(NC/TMETN)低敏感无烟螺压改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着NC/TMETN基推进剂配方中FOX-7含量的增加,燃速先上升后下降,当FOX-7含量为25%时,可将基础配方10 MPa下的燃速由5.87 mm·s^-1提高至14.90 mm·s^-1,当FOX-7含量由25%增至30%时,10 MPa下的燃速由14.90 mm·s^-1降至12.78 mm·s^-1,FOX-7含量由5%增加至30%时,6~16 MPa下的压力指数由0.97降至0.60;用等量细颗粒的FOX-7取代粗颗粒时,可使推进剂10 MPa下的燃速降低1.16 mm·s^-1,使推进剂6~14 MPa各压力区间的压力指数增大;B-Pb/B-Cu/CB催化剂可以将NC/TMETN/FOX-7基改性双基推进剂10 MPa下燃速由未加催化剂时的14.90 mm·s^-1提高至18.65 mm·s^-1,6~16 MPa下的压力指数由未加催化剂时的0.63降至0.35。     

不同形貌FOX-7炸药的制备及其性能表征

含能材料晶体的粒度和形貌对其性能影响较大,为了研究1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）炸药晶体形貌、粒度与其热分解性能的关系,采用溶剂-非溶剂法制备得到了不同形貌、粒度的FOX-7炸药颗粒。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和撞击感度测试仪分别对FOX-7炸药的晶体形貌、粒度、晶型、热分解性能和安全性能进行了表征和测试。结果表明,通过改变降温速率、搅拌速率等工艺条件,可以得到海胆形、球形、花状和块状等不同形貌的FOX-7炸药颗粒,所制备的FOX-7炸药晶型与原料一致,均为α型;粒度和形貌对FOX-7分子内氢键的断裂和共轭体系的破坏影响较大,球形形貌有利于提高FOX-7的热分解温度;同一形貌的FOX-7样品,粒径越大,热稳定性越好。在粒径为几十微米的FOX-7样品中,球形形貌的FOX-7样品安全性能最好。     

FOX-7基浇注型PBX安全性能

为了提升奥克托今(HMX)为基的浇注型高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)的安全性能,在配方中引入部分1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)替换HMX,研究了FOX-7对配方的热安定性、机械感度、冲击波感度、静电火花感度等安全性能的影响规律。结果表明,在引入FOX-7后,与HMX基浇注型PBX配方GO-1相比,配方GOXL-A的摩擦感度降低;在快速烤燃、慢速烤燃试验中的响应时间分别延长了58.8%、18.5%,并通过了升温速率为3.3℃·h~(-1)的极不敏感物质(EIS)缓慢升温试验考核;其冲击波感度显著降低,隔板厚度(L_(50))较GO-1降低了15.7%,50%临界起爆压力(p_(50))提升了9.5%;其静电火花感度显著降低,50%发火电压(V_(50))与50%发火能量(E_(50))分别提升65.3%和187.5%。     

五种常用单质炸药对FOX-7晶型转变的影响

将1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)与环三亚甲基三硝胺(RDX)、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)、1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)、环四亚甲基四硝胺(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)五种常用单质炸药分别以质量比为1∶1混合,获得五种含FOX-7的混合炸药。采用变温X-射线粉末衍射技术,研究了温度对混合炸药中FOX-7晶型转变的影响。升温过程,在105~125℃,五种混合炸药中FOX-7都发生了α→β相转变;当继续升温时,HMX/FOX-7、LLM-105/FOX-7混合炸药中FOX-7并未发生β→γ晶型转变过程;降温过程中,RDX/FOX-7和CL-20/FOX-7混合炸药中FOX-7没有发生γ→β晶型转变,而是直接发生γ→α晶型转变;而FOX-7在其它三种混合炸药中的降温过程晶型转变与升温过程晶型转变是可逆的,即在降温过程发生从γ→β或β→α的晶型转变。     

全氘代NQ和FOX-7的合成

以非氘代硝基胍（NQ）和1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）为原料,采用氢氘（H/D）交换法,合成得到全氘代硝基胍（NQ-d₄）和全氘代1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7-d₄）。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、核磁共振碳谱（¹³C NMR）、高效液相色谱（HPLC）、热重-微分热重（TG-DTG）、差示扫描量热（DSC）和中子衍射等对目标产物进行了分析表征。DSC/TG数据表明,NQ-d₄和FOX-7-d₄的分解温度较非氘代NQ和FOX-7分别高出2.5 ℃和2.6 ℃。采用中子衍射法,测得所合成NQ-d₄的氘代率为95.27%,FOX-7-d₄的氘代率为98.87%。采用面积归一法,HPLC测定所合成NQ-d₄的纯度为99.51%,FOX-7-d₄的纯度为99.28%。     

2-硝基-4，5-二氰基-1H-咪唑的一锅法合成（英）

In the last few decades,nitroimidazoles have been investigated mostly due to their properties as antibiotics,radiosensitizers and anti-protozoans[1 -3].Recently these nitroimidazoles,such as 2,4-dinitroimidazole,1-methyl-2,4,5-trinitroimidazole and their energetic salts, have attracted renewed attention for their favorable explosive performance as well as improved safety characteristics[4,5].Because of the activity of cyano group,2-nitro-4,5-dicyano-1 H-imidazole (NDCI) could be used as an intermediate in the synthesis of novel energetic materials containing nitroimidazole moiety.NDCI has been synthesized by the procedure given by Yixin Lu and coworkers[6],where the diazotization reaction and the Sandmeyer reaction were separately achieved.NDCI was obtained by adding a solution of sodium nitrite to 2-diazo4,5-dicyanoimidazole which was generated by diazotization of 2-amino-4,5-dicyano-1H-imidazole ( ADCI ) with sodium nitrite in water-hydrochloric acid and collected by filtration.Dry 2-diazo-4,5-dicyanoimidazole was so sensitive to shock that its separation may cause explosion[7].     

ZrO2对ZrB2-SiC复合材料中ZrB2生长机制的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术成功制备了ZrB2-SiC超高温陶瓷复合材料,研究了颗粒问放电生成的ZrO2对复合材料中ZrB2生长机制的影响.结果表明,在ZrB2-SiC体系中,ZrB2(1010)面会优先与ZrO2(101)面结合,ZrB2(1010)面的正常生长受到抑制,(0001)面则成为ZrB2优先生长面.基于此研究结果,可以为zrB2-SiC复合材料微结构设计和材料性能的改进提供依据.     

高性能高可靠氢氧发动机方案探讨

根据未来运载器对动力装置的任务需求及氢氧发动机技术发展趋势,基于50吨级氢氧发动机,以产品性能提高、功能拓展和可靠性增长为设计目标,开展了发动机衍生产品优化设计研究。衍生型发动机基于现有燃气发生器循环或开式膨胀循环,充分继承和借鉴了现有产品的技术基础和成熟组件,产品功能有所拓展,产品性能和可靠性有所提高,丰富了中国氢氧发动机产品库,有利于未来运载火箭构型优化和运载能力提升。     

ZrO_2-MoSi_2复合材料及性能研究

采用热压法制备ＺｒＯ２－ＭｏＳｉ２复合材料。结果表明：复合材料的密度、抗弯强度、断裂韧性受第二相粒子ＺｒＯ２含量的影响；在合理的工艺条件下，复合材料的抗弯强度和断裂韧性较基体ＭｏＳｉ２约可提高１～２倍，分别达到５５０ＭＰａ，９．１ＭＰａ·ｍ１／２。研究认为，材料性能提高的主要原因在于ＺｒＯ２相变增韧及复合材料中存在的残余应力。     

Mg-B_2O_3体系制备MgB_2的研究

为减少MgB2颗粒的制备成本,采用B2O3-Mg体系反应烧结结合酸洗的工艺进行MgB2的制备研究。对该反应体系进行差热分析(DTA)和热重分析(TGA),根据热分析的结果确定分段烧结工艺,采用稀盐酸对烧结后的复合粉末进行MgB2的提纯。结果表明,Mg-B2O3体系通过适宜的烧结工艺可获得MgB2与MgO的复合粉末,对复合粉末进行酸洗后可获得一定纯度的MgB2。     

1-氨基-2-硝基胍的热行为（英）

用差示扫描量热法(DSC),微量热仪和热重-微分热重分析(TG/DTG)研究了1-氨基-2-硝基胍(ANQ)的热分解行为、比热容和绝热至爆时间.结果表明,ANQ的热行为分为相连的两个剧烈放热分解过程.5 ℃·rmin-1下两个分解过程的峰温分别为192.5℃和196.2℃,总共的分解焓为-2075 J·g-1.第一分解阶段的表观活化能和指前因子分别为224.3 kJ·mol-1和1023.15 s-1.自加速分解温度和热爆炸临界温度分别为184.5℃和192.7℃.298.15 K时摩尔比热容为145.5 J·mol-1·K-1.估算的绝热至爆时间约为60 s,表明ANQ的热稳定性良好.     

叶轮轻量化用Ti_2AlNb基合金的切削加工性研究

针对航天发动机叶轮零件轻量化用Ti2AlNb基合金的高效切削加工需求,分别选择通用牌号YG类硬质合金刀具和复合Si3N4陶瓷刀具进行了刀具耐用度对比试验,分析了陶瓷刀具前、后刀面的磨破损失效形态和材料的切削加工性;通过正交试验研究了切削表面粗糙度随切削速度、进给量、切削深度的变化规律,建立了表面粗糙度的特征曲面。结果表明,复合Si3N4陶瓷刀具对于Ti2AlNb基合金的切削性能有了大幅度的提高,能够获得相对稳定的刀具耐用度,其正常切削阶段的磨损主要由较高的切削温度引起,为合理选取切削刀具和工艺参数提供了试验依据。     

未来大推力氢氧发动机方案初步探讨

针对未来运载器对动力系统的需求,提出中国下一代大推力氢氧发动机的发展设想,对发动机系统方案、性能参数、动态特性和可靠性等方面进行了初步设计和分析比较。结果表明,所选择的发动机系统方案的可靠性、经济性和系统性能符合未来大推力氢氧发动机的技术发展趋势。     

纳米TiO2对K1K点火药点火能力的影响

利用纳米TiO2对K1K点火药进行了改性研究，分别用雷管冲量测量法和铅板炸孔法试验评估了改进效果。当点火药量降低到原雷管极限点火药量一半时，含有纳米材料的点火药仍能引爆雷管，点火药的点火能力随纳米材料含量的增加而增加。     

2-甲基-2-硝基-1,3-二叠氮基丙烷的合成

以硝基乙烷、甲醛为原料,自行设计合成路线,经缩合、磺酰化、叠氮化等反应合成了2-甲基-2-硝基-1,3-二叠氮基丙烷(NMPA)。采用红外光谱、核磁共振及元素分析对其结构进行了表征;研究了叠氮化温度、时间及反应介质对产物得率的影响,确定最佳反应条件为:反应温度93～95℃,反应介质二甲基亚砜,反应时间30h,总收率(以硝基乙烷计)为71.5%,纯度达99%以上。测得NMPA的一些性能如下:ρ=1.28g.cm-3,Tg(DSC)=-51.5℃,Tp(DSC)=234℃,撞击感度为34cm,摩擦感度32%。