1,3,3-三硝基氮杂环丁烷与固体推进剂常用安定剂的相容性研究

利用高压DSC研究了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)与固体推进剂常用安定剂Ⅱ号中定剂(C2)、2-硝基二苯胺(2-NDPA)、二苯胺(DPA)、间苯二酚(Res)等的相容性.结果表明,TNAZ与C2、2-NDPA、DPA、Res等安定剂均不相容.     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷（TNAZ）的工业合成现状及其应用进展

综述了国内外有关TNAZ两种工业合成（中试）方法及其最新进展，归纳了TNAZ的物理化学性能、感度及与其它炸药的熔融性，并介绍了它的应用状况。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷的性能及应用研究进展

概述了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ）的物化性能、热安定性、低共熔性、爆轰性能、结晶性能、安全性能等,重点介绍了TNAZ近些年来在军事(包括发射药、高能熔铸炸药及推进剂等)和民用(包括汽车安全气囊和灭火设备)领域的应用研究进展。并对今后的研究进行了设想。     

3,3-二硝基氮杂环丁烷及其复盐的合成

采用１－叔丁基－３，３－二硝基氮杂环丁烷为原料，通过苄氧羰基置换叔丁基，通氯化氢脱去苄氧羰基，合成了３，３－二硝基氮杂环丁烷。将ＤＮＡＺ与ＮＴＯ，硝酸，高氯酸和硝仿反应合成了四种复盐，其中ＤＮＡＸ．ＨＣｌＯ４与ＤＮＡＺ．ＨＣｌ（ＮＯ２）３未见文献报道，经元素分析，红外，核磁共振光谱鉴定了化合物结构。     

3,3-二硝基氮杂环丁烷的缩合反应研究

以３，３－二硝基氮杂环丁烷（ＤＮＡＺ）含能单体分别与光气及草酰氯反应，制得了两种多硝基化合物。经元素分析及红外，核磁共振光谱鉴定了它们的结构，并用ＤＳＣ法测定了它们的热分解的动力学参数。还用ＳＣＦ－ＭＯ－ＡＭＩ方法对二（３，３－二硝基氮杂环丁烷）酮进行了“量化”计算，求得了全优化几何模型和电子结构。     

3,3-二硝基氮杂环丁烷的Mannich反应研究

３，３二硝基氮杂环丁烷分别与三硝基乙醇，２，２二硝基１，３丙二醇及１，１二硝基乙烷钾进行Ｍａｎｎｉｃｈ反应，合成了１（２′，２′，２′三硝基乙基）３，３二硝基氮杂环丁烷，１，３二（３′，３′二硝基氮杂环丁烷）２，２二硝基丙烷及１（３′，３′二硝基氮杂环丁烷）２，２二硝基丙烷。通过红外、核磁、元素分析对其结构进行了表征     

氮杂环丁烷硝基衍生物的热行为

用DSC法研究了15个氮杂环丁烷硝基衍生物在静态空气中的热行为。根据所得结果,提出了这些氮杂环丁烷硝基衍生物的相对热稳定性次序,以及动力学参数间和热分解温度与热爆炸监界温度间的两个相关式。     

硝解N-叔丁基-3,3-二硝基氮杂环丁烷硝酸盐制备TNAZ

以N-叔丁基-3,3-二硝基氮杂环丁烷硝酸盐(BDNAN)为前体制备1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ),研究了5种不同的硝解体系,确定了适宜的硝解体系为NH4NO3/Ac2O。探讨了NH4NO3/Ac2O体系的硝解机理,优化了硝解反应条件,确定了最佳反应条件为:n(Ac2O)n(BDNAN)为251,温度为80℃,收率为83.1%,较文献值提高了8.1%。同时初步探讨了TNAZ的热性能和质谱裂解机理,结果表明,TNAZ的熔点较高(99.5℃),分解温度为264.68℃,其四元骨架有一定稳定性。     

1,3,5,7,7-五硝基-1,3,5-三氮杂环辛烷合成方法的改进

改进了１，３，５，７，７五硝基１，３，５三氮杂环辛烷及其中间体３，７，７三硝基１，３，５三氮杂双环［３．３．１］壬烷的合成方法。对中间体成环机理进行了探讨     

1，3，3-三硝基氮杂环丁烷的合成及性能初步研究

介绍了从原料特丁胺和环氧氧氯丙烷出发，合成１，３，３－三硝基氮杂环丁烷（ＴＮＡＺ）的方法，用核磁共振等四种分析手段，对其结构进行了鉴定并测定了熔点等物化性质。     

赤磷与几种烟火材料的相容性

用非等温DSC法考察了赤磷（RP）与聚四氟乙烯（PTFE），六氯代苯（C6Cl6)，苯酐（BG），镁铝合金粉（Mg-Al），四氧化三铁(Fe3O4），高氯酸铵（Ap)的相容性，结果表明，ＲＰ与ＰＴＦＥ，ＢＧ，Ｆe3O4,Ap的相容性较好，与Ｍg-Al,C6Cl6的相容性较差。     

十氢十硼酸双四乙基铵的热行为及其与推进剂主要组分的相容性

用DSC和TG-DTG研究了十氢十硼酸双四乙基铵([(C2H5)4N]2B10H10,BHN)的热行为,并分别用DSC法和真空安定性法考察了BHN与推进剂主要组分六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)、奥克托今(HMX)、端羟基叠氮聚醚(GAP)、黑索今(RDX)、高氯酸铵(AP)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮铅(NTO-Pb)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、癸二酸二异辛酯(DOS)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己二酸酮(AD-Cu)、Al粉和Mg粉的相容性。结果表明,BHN的热分解存在一个主放热峰,10℃.min-1时的分解峰温为305.8℃,其与CL-20、HMX、GAP、RDX、AP、NTO-Pb、HTPB、DOS、IPDI、AD-Cu、Al粉和Mg粉等均相容,可与上述材料混合应用于火炸药的制备,但与TDI混合有中等反应现象。     

3,4-二硝基吡唑的热行为及其与某些炸药组分的相容性

用差示扫描量热(DSC)和热重/微分热重(TG/DTG),研究了3,4-二硝基吡唑(DNP)的热行为。用DSC法和真空安定性(VST)考察了DNP与炸药组分材料,包括2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)、1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)、黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、高氯酸铵(AP)、Al、微晶蜡的相容性。结果表明:DNP的热分解过程分两个阶段,第一阶段DSC曲线的分解峰温出现在319.8 ℃,显示DNP有好的热稳定性,第二阶段DSC曲线峰温为407.2 ℃。DNP与DNAN、TNAZ、RDX、HMX、CL-20、AP、A1、微晶蜡均相容。这些物质可用作炸药组分。      

双基发射药与底火剂的相容性

用差示扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究了两种双基发射药SB-1和SB-2与底火剂(WX-击发药)的相容性。DSC试验结果表明,在底火剂(WX-击发药)与双基发射药SB-1和SB-2的混合体系中底火剂的DSC分解峰温分别升高了8.8℃和7.4℃;VST试验结果也表明,该两混合体系的净增放气量ΔV均小于0.6mL.g-1,因此,认为两体系相容。从"局部化学"的观点分析讨论了混合体系DSC分解温度升高的原因,认为WX-击发药的DSC温度升高是分解过程受到挥发或气化的硝化甘油(NG)与叠氮硝胺(DA)气体的抑制。     

炸药内相容性测试方法的研究

为研究由RDX、铝粉、粘接剂HTPB、增塑剂DOS为主要成分的炸药的内相容性,采用DSC差示扫描量热法与汞压力计法相结合的方法进行测试。根据不同升温速率下的DSC实验结果,计算表观活化能改变率和峰值温度的漂移值,得出RDX与Al、HTPB的相容性好,与DOS的相容陛差的结论;针对与RDX相容性差的DOS,采用汞压力计法进行补充实验,分析表明RDX-Al、RDX-DOS和RDX-HTPB的反应净增放气量R均小于3.0mL,得到3种混合试样均相容的结论。     

DAATO_(3.5)与CMDB推进剂组分的相互作用及相容性

采用差示扫描量热法(DSC)和真空安定性实验(VST),对N-氧化3'3-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAATO_(3.5))与复合改性双基(CMDB)推进剂常用单组分之间的相互作用和相容性进行了研究。采用70℃推进剂固化实验,考察了DAATO_(3.5)与CMDB推进剂药浆多组分混合体系的相容性。DSC研究结果表明,DAATO_(3.5)与硝化棉(NC)、硝化甘油(NG)、奥克托今(HMX)、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、铝粉(Al)、吉纳(DINA)、炭黑(C.B)和1,3-二甲基-1,3-二苯基脲(C2)之间没有明显的相互作用,相容性较好。DAATO_(3.5)与黑索今(RDX)和六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)存在较为明显的相互作用;与间苯二酚(Res)之间存在强烈的相互作用,Res对DAATO_(3.5)的峰温没有影响但会显著改变DAATO_(3.5)的分解峰型;高氯酸铵(AP)对DAATO_(3.5)的分解峰温没有明显的影响;DAATO_(3.5)可使AP的起始分解温度从310℃降至275℃,并使AP的低温分解峰和高温分解峰合并成一个分解单峰,分解峰温较AP的高温分解峰温下降52.9℃。VST实验结果表明,DAATO_(3.5)与AP相容,与RDX属于中等反应,与Res不相容。推进剂固化实验结果表明,DAATO_(3.5)与CMDB推进剂多组分混合体系在70℃实际工艺条件下可以安全固化,形成的含DAATO_(3.5)的CMDB推进剂均匀致密,表明DAATO_(3.5)可应用于CMDB推进剂中。     

含DNTN的CMDB推进剂的能量特性的计算及其组分的相容性

根据最小自由能法,采用NASA-CEA软件,计算了含2,3-二羟甲基-2,3-二硝基~(-1),4-丁二醇四硝酸酯(DNTN)的复合改性双基(CMDB)推进剂能量特性。采用差示扫描量热法研究了DNTN和CMDB推进剂组分的相互作用。结果表明,DNTN替代硝化棉(NC)+硝化甘油(NG)/黑索今(RDX)/Al推进剂配方中的RDX,使体系的理论比冲最大,达2666.5 N·s·kg~(-1),特征速度逐渐增大,氧系数逐渐提高。DNTN全部替代NC+NG/高氯酸铵(AP)/Al推进剂配方中的AP,使理论比冲最大,达2669.1 N·s·kg~(-1),燃气平均分子量降低,燃温升高,表明CMDB推进剂体系中的DNTN有良好的应用潜力。DNTN与NC/NG、RDX、奥克托金(HMX)、六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)、吉纳(DINA)和炭黑(C.B)之间没有明显的相互作用,与邻苯二甲酸铅(φ-Pb)和1,3-二甲基~(-1),3-二苯基脲(C2)之间相互作用明显。