转晶对降低六硝基六氮杂异伍兹烷中主要杂质五硝基一乙酰基六氮杂异伍兹烷含量的研究

制备了六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW),对其主要杂质五硝基一乙酰基六氮杂异伍兹烷(PNMAIW)进行了分离鉴定。以乙酸乙酯/氯仿溶剂体系对所得HNIW进行了转晶。结果表明,转晶操作可降低HNIW中PNMAIW的含量,但降幅不大于1%,且转晶完成时间受PNMAIW含量的影响。     

五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷的结构表征

硝解２,６,８,１２－四乙酰基－４,１０－二甲酰基六氮杂异伍兹烷（ＴＡＤ－ＦＩＷ）制得了２,４,６,８,１０,１２－六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ,ＣＬ－２０＃）,但产物中含有少量副产物。采用柱色谱将其分离,经ＦＴＩＲ、＾１ＨＮＭＲ、ＭＳ（ＣＩ）及元素分析鉴定,证明了它为五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷（ＰＮＭＦＩＷ）。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的热分解反应动力学研究

在真空条件下，用高灵敏度布氏压力计研究了六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW，CL－20）的热分解过程。在110－140℃范围内，分解深度为0．1％时，所需分解温度与时间的关系式为：1gτ＝24．3300＋9971．76／T。从关系式得到表观活化能和表观指前因子，据此推出在70℃时，CL－20的有效储存寿命为43．8年。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的制备工艺及性能研究

研究了以四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADFIW)和四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB IW)为硝解基质,经过硝解和转晶得到-εHNIW的热分解动力学参量和撞击感度,用电子扫描显微镜拍摄了ε-HNIW的晶体外貌。结果表明,两种-εHNIW的晶体外形相近,热分解动力学参量和撞击感度相同。这说明,两种-εHNIW样品的化学物理性质相同,虽然两种样品所含杂质不同,但对-εHNIW的热分解和撞击感度没有影响。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的合成研究

用Ｐｄ（ＯＨ）２对六苄基六氮杂异伍慈烷（Ⅲ）催化氢解,同时进行乙酰化,可获得稳定的产物四乙酰基二苄基六屡杂异伍兹烷（Ⅳ）。Ⅳ经亚硝化、硝化得到四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷（Ⅵ）,硝化Ⅵ可得目的物。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的研究进展（3）

研究了六硝基六氮杂异伍兹烷多晶型物的性质,稳定性,晶型转变,介绍了α,β,γ和ε四种晶型的定性和定量分析方法。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的燃烧和催化热分解研究

通过燃速测定、差示扫描量热技术(DSC)和热失重技术(TG)研究了有机金属化合物催化剂(OME)对六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)单元推进剂热分解和燃烧性能的影响。在1～13MPa的燃烧压力范围内，OME能够提高HNIW低压燃速和降低高压燃速，显著地降低燃速压力指数；不同加热速率下的DSC和TG分析显示，OME加速了HNIW的初始热分解，但提高了后期分解的活化能。讨论了OME HNIW的燃烧性能与热分解之间的关系，提出HNIW的燃烧在低压和高压下分别有不同的燃速控制步骤。     

六硝基六氮杂异伍兹烷分子构型的理论研究

本文用半经验ＡＭ１方法优化了六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ）的几何构型,进行了振动频率计算与分析。针对－ＮＯ２强吸收频率的归属进行了讨论,并与实验测得的红外光谱分了比较。由集居数分析讨论了分子结构的稳定性,用自然键轨道方法和键级判定法分析了Ｎ－ＮＯ２的成键特征。     

六硝基六氮杂异伍兹烷的性能及应用研究

六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW）是高能低特征信号推进剂的首选氧化剂。HNIW自20世纪80年代诞生之后,各国对其能量、燃烧、热分解等性能及其在推进剂领域的应用进行了广泛深入的研究,并取得了重要进展。主要综述了近年来国内外在六硝基六氮杂异伍兹烷的能量特性、燃烧性能、热分解及其在推进荆应用方面的研究成果。     

关于六硝基六氮杂异伍兹烷产品杂质

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)是第四代含能材料,具有广阔使用前景.本文对国内外CL-20制备的三条工艺路线以及其所产生的杂质进行了讨论.其中,以四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TADA)为硝化前体的第三条工艺路线所得CL-20产品纯度高,杂质种类少,能够满足使用要求.     

HNIW热分解的原位红外光谱研究

采用原位红外光谱法研究了ε-HNIW的热分解过程，获得了从室温至450℃的凝聚相反应物及产物的FTIR谱。指认了凝聚相产物的吸收谱带。差谱分析表明：从转晶至150℃。ε-HNIW六元环上的硝基发生均裂引起一系列的裂解反应而产生α,β-不饱和醛和α,β-不饱和亚硝基；155℃以后。五员环上的硝基发生均裂而生成五员环内酰胺；温度大于165℃以后。更多通道的裂解和自氧化反应开始发生；190℃以上除了发生自氧化反应外。分解产物分子间的氧化反应是主要反应。可能产生二氧咪唑环、吡嗪二酮、尿氰酸、铵盐及四元环、五元环和六元环内酰胺结构的产物。高于300℃后出现的碳二亚胺可能由胺类化合物反应而生成。在400℃以后。残留物中主要成分可能由嘧嘞胺及其聚合物如嘧咙等组成。     

HNIW的热重-质谱(TG-MS)研究

采用热重-质谱(TG-MS)研究了两种不同粒径(230μm,40μm)HNIW的热分解过程,并对230μm的HNIW等温热分解残余物进行红外、元素分析研究。结果表明:230μm的HNIW的非等温热分解分为两个阶段,40μm的HNIW的非等温热分解只有一个快速分解阶段,气体产物主要为NO、N2O和CO2,还有少量的NO2,C2N2H2。230μm的HNIW的204℃等温热分解产物和非等温热分解第一阶段的相同。230μm的HNIW204℃等温热分解10min、60min的残余物的平均分子式分别为:C3H4.5N5.5O和C2H4N2O,HNIW204℃等温热分解反应可写为:C6H6N12O12=6NO N2O 2CO2 2HCN C2H4N2O。     

含HNIW的NEPE推进剂的热分解特性研究

利用TG和DSC研究了含六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)的NEPE推进剂的热分解特性。结果表明,用HNIW取代推进剂中RDX的50%,使硝酸酯在80~145℃的挥发失重比例减小;同时,在145~240℃时RDX和HNIW相互作用,同时发生分解反应,表现出大量的放热。当HNIW完全取代RDX后,分解反应在145~240℃分为两个阶段,即硝酸酯分解失重和部分HNIW分解失重,说明HNIW受硝酸酯放热分解的影响,其分解温度提前。     

降低由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷制备的六硝基六氮杂异伍兹烷中杂质含量研究

由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)制备六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW),产品为纯γ晶型,得率达90%,纯度达98%以上.其中2%杂质主要为五硝基-乙酰基六氮杂异伍兹烷(PNMAIW).根据薄层色谱(TLC)和高效液相色谱(HPLC)分析结果,研究了HNIW得率及其中PNMAIW含量与硝解条件的关系.     

超细HNIW机械感度的研究

采用喷射结晶的方法对HNIW(六硝基六氮杂异伍兹烷或CL-20)进行了细化,细化后HNIW的平均粒径为193.5nm.对超细HNIW的撞击感度及摩擦感度进行了研究.试验结果表明:与粗颗粒HNIW相比,超细HNIW的撞击感度明显降低,50%落高值从7.94cm增大为33.9cm;而摩擦感度变化不大,爆炸概率从74%增加到80%.     

HNIW纯度测定方法研究

对测定HNTW纯度的高效液相色谱进行了研究。采用紫外分光光度检测器,YWG－C18硅键合相高效反相色谱柱,乙腈－不流动相,比较了校正曲线法、内标法和峰面积归一法等三种定量方法。结果表明,三种方法标准偏差均小于1％,但归一准确度受条件限制;内标法虽准确度较高而操作较为繁琐;而校正曲线法不仅准确度较高且操作方便。建议采用校正曲线法测定HNIW纯度。     

硝酸法制备六硝基六氮杂异伍兹烷

本文研究使用浓度为90%～98%硝酸直接硝化四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)制备六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)新方法,结果得到高产率高纯度的γ-HNIW.同时对反应中间产物二硝基,四硝基,五硝基衍生物进行了分离和鉴定,据此提出了分步硝化机理.