N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的合成与表征

以二硝酰胺铵(ADN)和双氰胺为原材料经过一系列反应,制备出新型有机二硝酰胺盐-N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12),并鉴定了其结构,测定了其熔点、感度、吸湿性等性能。     

新型含能材料FOX-12性能研究

研究了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)性能,FOX-12不溶于冷水,结晶密度1．755g／cm^3,燃烧热1483．98kJ／mol,分解温度218．41℃,感度低,热安定性好。FOX-12相容性较好,能和HMX、RDX等火炸药常用组分相容。     

钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐的研究进展

概述了新型钝感高能材料N-脒基脲二硝酰胺盐(GUDN,亦称FOX-12)的理化性能和爆轰性能,并讨论了其相关应用。GUDN能量较高(接近RDX)、感度低(接近TATB)、热稳定性好、相容性好,适用于推进剂、气体发生剂和钝感炸药。     

二硝酰胺铵热分解机理的理论研究进展

介绍了二硝酰胺铵(ADN)热分解反应的基本性质。总结了ADN分解反应的理论研究结果。分析了溶剂对DN-模型中ADN分解行为的影响,比较了二硝酰胺酸(HDN)、二硝酰胺酸二聚体(HDN2)及其二硝酰胺铵二聚体(ADN2)簇模型中不同质子转移异构体分解的优势路径,以及分子内和分子间双质子转移过程对不同异构体的形成和分解反应的影响。讨论了微量水在(H2O)n…NH4+[ON(O)NNO2]-(n=1,2,3)和ADN2簇模型中对ADN反常分解行为的原因。不同理论模型在一定程度上揭示了ADN分解反应的本质,在较大ADNn簇中获得的动力学参数与实验结果吻合更好。研究认为,对ADN体系分解产生的各中间体之间的交叉反应以及将QM-MM方法用于较大ADNn簇和溶剂化模型的研究,对理解ADN复杂分解反应以及获得其应用过程所涉及的相关热力学和动力学参数具有重要作用。     

富勒烯乙二胺二硝酰胺盐的制备、表征及热分解特性

以富勒烯乙二胺硝酸盐和二硝酰胺铵(ADN)为原料,通过离子交换反应制备了富勒烯乙二胺二硝酰胺盐,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析和X射线光电子能谱(XPS)等对其结构进行了表征。结果表明,富勒烯乙二胺二硝酰胺盐的分子式为H12C60(HNCH2C H2NH2·HN(NO2)2)12。用差热分析(DTA)、差示扫描量热法(DSC)和热重-微分热重分析(TG-DTG)研究其热分解特性。DSC曲线表明富勒烯乙二胺二硝酰胺盐于150℃开始分解,热分解峰温为203℃,分解焓为1037.7 J·g-1。TG曲线表明,100~800℃范围内,总失重率49.68%,主要是N(NO2)-2分解和部分支链分解。     

基于阳离子调控的ADN防吸湿技术

二硝酰胺铵（ADN）作为一种极具应用前景的氧化剂,其阳离子NH₄⁺易与空气中的水分子形成氢键,因而存在强吸湿性缺点,无法实现大规模化工程应用。据此,研究提出一种阳离子调控策略,结合Schiff base反应和离子交换反应,以对苯二甲醛（TPA）、氨基胍盐酸盐（AGC）和ADN为原料,通过操作简单、安全高效的一锅法反应,成功合成出含二价阳离子的新型二硝酰胺类含能离子盐（DBDN）。采用元素分析、红外光谱和核磁光谱等对其化学结构进行表征,同时结合热分析、机械感度测试和理论计算对其理化性能进行分析,并采用干燥器平衡法对ADN和DBDN进行吸湿性研究。结果显示,DBDN的撞击感度（IS）、摩擦感度（FS）和热分解温度（T_d）分别为>40 J、16%和225 ℃,其安定性要远优于ADN（5 J、76%和198 ℃）。此外,在25 ℃、相对湿度（RH）分别为66%和75%的条件下,静置9 d后,ADN的吸湿率高达24.1%和39.5%,而DBDN仅为0.26%和0.48%,表现出不吸湿特性。     

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

采用DSC-TG、密闭爆发器、中止燃烧试验装置,研究了含N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的硝胺发射药的热分解和燃烧特性。结果表明:该硝胺发射药中的NC-NG体系和FOX-12一起开始分解,加入FOX-12使硝胺发射药的燃速压力指数降低,其值小于1,随着FOX-12含量的增加,硝胺发射药的压力指数在低压段(10～20 MPa)降低幅度大于中高压段(40～240 MPa)的幅度。     

ADN/GUDN双氧化剂对NEPE固体推进剂燃烧性能的影响

设计并制备了含N?脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和二硝酰胺铵(ADN)的硝酸酯增塑聚醚(NEPE)固体推进剂样品,测试了推进剂的燃烧性能(燃速和压强指数)、燃烧火焰结构和燃烧波温度分布,并与不含GUDN和ADN的推进剂性能进行对比。结果表明,GUDN/ADN双氧化剂对NEPE推进剂的燃烧性能有明显的影响,推进剂配方中添加ADN可提高推进剂的燃速和压强指数,含15%、20%和22.5%的ADN替换高氯酸铵(AP)可使推进剂在7.0MPa下的燃速提高25.30%、36.76%和47.69%,GUDN使推进剂在7.0 MPa下的燃速降低18.97%,而压强指数在1～15 MPa提高12.04%,而且在不同压力下含双氧化剂的NEPE推进剂的燃烧火焰结构呈多火焰结构,而且火焰的亮度随着压强的增大而变亮。     

二硝酰胺铵与异氰酸酯化合物的红外光谱研究

通过将ADN、ADN/N-100、ADN/TDI、ADN/IPDI分别在室温和45℃下处理后进行FTIR谱图分析，研究了二硝酰胺铵(ADN)与三种异氰酸酯化合物（TDI、N-100、IPDI）的相容性。研究表明，在室温和45℃下，ADN与N-100、TDI不相容而与IPDI相容。     

新型二硝酰胺根多氮含能铜配合物的合成与表征

为了高效地制备低感度、环保的含能燃速催化剂,以二硝酰胺铵(ADN)为前体,经离子交换反应得到二硝酰胺酸(HDN),该反应液与碱式碳酸铜(Ⅱ)反应制备二硝酰胺铜(Ⅱ),再与富氮配体(氨、咪唑、4-氨基-1,2,4-三唑-5-酮)进一步合成获得了3种含能金属配合物[Cu(NH₃)₄(DN)₂]、[Cu(IMI)₄(DN)₂]、[Cu(ATO)₄](DN)₂。利用X射线单晶衍射、红外光谱、元素分析等方法准确表征了3种配合物的结构,测定了3种配合物的热稳定性、吸湿性、撞击感度、摩擦感度、静电火花感度以及[Cu(IMI)₄(DN)₂]对推进剂燃速的提升效果。结果表明3种配合物的热稳定性均满足固体推进剂的应用要求,初始分解温度均大于140℃。3种配合物的吸湿性有明显改善,仅为原料ADN的2%～5%。配合物[Cu(IMI)₄(DN)₂]的感度最低,撞击感度28....     

二硝酰胺胍(GDN)的晶体结构和热行为（英）

利用二硝酰胺铵(ADN)和盐酸胍在水溶液中合成了二硝酰胺胍([(NH2)2C NH2] N(NO2)2-,GDN),首次培养出了用于X射线衍射的无色透明单晶。GDN属三斜晶系,空间群为P-1,晶体结构参数为:a=0.8332(5)nm,b=0.9306(6)nm,c=0.9878(6)nm,α=84.659(11)°,β=69.213(12)°,γ=67.451(12)°,V=0.6605(7)nm3,Z=4,μ=0.159 mm-1,F(000)=344,Dcalc=1.671 g.cm-3。通过DSC和TG/DTG法研究了GDN的热行为,其中第三阶段为强烈的放热分解过程,分解反应的表观活化能和指前因子分别为118.75 kJ.mol-1和1010.86s-1。GDN热爆炸的临界温度为164.09℃。GDN比ADN有更好的热稳定性。     

球形ADN日光光解特性研究

为研究光解对二硝酰胺铵(ADN)宏观光解储存寿命、纯度和感度的影响,进行了固相ADN日光光分解试验。通过IR分析检测了ADN的光解变化趋势,通过液相色谱分析了ADN的纯度和宏观光解储存寿命。结果表明光解产物为AN,ADN在日光照射下宏观储存寿命为756.2天;ADN光解后颗粒形状仍呈球形,摩擦感度和撞击感度均降低。因此,ADN光照后纯度降低,但由于光解形成的AN球形晶粒包覆在ADN颗粒表面,ADN的热分解受到抑制。     

二硝酰胺铵产品的杂质分离及纯度分析

提出了二硝酰胺铵（ADN）产品的杂质分离及纯度分析的实用方法。结果表明，MIBK不仅是分离ADN产品的杂质硝酸铵（AN）的有效溶剂，而且是化学滴定ADN的良好介质。纯度分析的精密度好，变异系数不大于0．19％ ，准确度高，本法与碱量法相比，两种方法测定结果的相对偏差不大于0．25％。     

BAMO-THF复合推进剂能量特性计算与分析

利用最小自由能法研究了以3,3-二叠氮甲基氧丁环(BAMO)与四氢呋喃(THF)共聚醚(PBT)为粘结剂,高氯酸铵(AP)、黑索今(RDX)、铝粉(Al)、二硝酰胺铵(ADN)为固体填料,不同增塑剂条件下推进剂比冲变化规律.理论计算表明: 以2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛等质量比混合物(A3)、硝化甘油与二乙二醇二硝酸酯等质量比混合物(NG/DEGDN)作增塑剂时,推进剂比冲随RDX含量变化呈抛物线形,固体填料存在最佳添加比; NG/DEGDN增塑体系推进剂比冲高于A3体系.15% ADN取代AP时,由于燃烧产物平均相对分子质量降低,推进剂比冲显著提高.     

聚氨酯黏合剂包覆球形ADN的性能研究

为降低球形二硝酰胺铵(ADN)的吸湿性,采用聚氨酯黏合剂对其进行包覆。用扫描电镜(SEM)和称重法分析了包覆后ADN的表面形貌和吸湿性,结果表明,聚氨酯黏合剂在ADN表面形成絮状的包覆膜,使包覆后ADN的吸湿率明显小于包覆前ADN,在相对湿度60%以下,包覆后ADN在空气中暴露30天时吸湿率仅0.136%,吸湿率不随时间增加。热分析和机械感度测试表明,聚氨酯黏合剂对ADN的熔点、分解峰温、分解热焓的影响较小,但使ADN的机械感度增加,包覆前后ADN的摩擦感度分别为30%和60%,撞击感度(H50)分别为30.5cm和27.8cm。     

碳酸铅催化二硝酰胺铵的燃烧特性和热分解行为研究

通过燃速测定、差示扫描量热法（DSC）和热失重法（TG）研究了碳酸铅（PbCO3）对二硝酰胺铵（ADN）热分解和燃烧性能的影响。在3～12MPa范围内，ADN＋5％ PbCO3＋0．2％石蜡的燃速高于ADN＋0．2％石蜡，PbCO3使ADN＋0．2％石蜡的麦撤燃烧特性消失。TG和DSC分析表明，PbCO3可以降低ADN的初始热分解温度；ADN＋5％ PbCO3与纯ADN相同失重时对应两者的温度之差随质量损失增加而减小。动力学分析显示，加入5％PbCO3后，ADN热分解表观活化能降低。分析认为，ADN＋5％PbCO3＋0．2％石蜡和ADN＋0．2％石蜡燃烧特性与其表面的ADN熔化层的特征存在关联。     

ADN氧化剂的合成及其在推进剂中的应用

综述了ADN的合成、性质及其在推进剂中的应用，认为球形ADN具有能量高、感度低、特征信号低，对环境无污染等优点，将其作为氧化剂在高能低特征信号推进剂中有着广阔的应用前景。     

三种方法研究ADN与几种粘合剂的相容性

利用真空安定性试验仪(VST) 研究了ADN与端羟基聚丁二烯(HTPB)、3,3-双叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃(BAMO-THF)聚合物、双基粘合剂(NG NC)、聚乙二醇(PEG)、共聚醚粘合剂(PET)五种粘合剂的混合体系的相容性,还利用差示扫描量热仪(DSC)和拉瓦尔试验仪(LAWA)研究了其中的三种体系.这三种不同方法都一致判断ADN与 (NG NC)和PEG为不相容,但对AND/PET体系的相容性判断不一致,VST法判断为不相容,而LAWA和DSC法却判断为相容.从试验条件的差异,组分相互作用是发生在凝聚相还是在气相与凝聚相之间等方面,探讨了产生这种不同结论的原因.