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。     

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。     

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％。     

二硝酰胺盐的放大合成工艺及性能表征

为安全、高效地制备二硝酰胺盐产品,以氨基磺酸铵作为前体,经硝硫混酸低温硝化,该反应液与含脒基脲的惰性溶液进行中和反应得到N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12),再经离子交换反应制得二硝酰胺钾(KDN)和二硝酰胺铵(ADN)。用元素分析、红外、密度、DSC和感度测试进行了FOX-12、KDN和ADN的的表征和性能测试。结果表明,实验过程中水解温度稳定在30~45℃,实现了FOX-12、KDN和ADN的合成工艺放大。表征数据与文献值一致。粗品纯度均大于98%;FOX-12、KDN和ADN的熔点分别为212,128,92℃。FOX-12、KDN的感度低于RDX,ADN的感度与RDX相当。     

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。     

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。     

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。     

ADN/GUDN 双氧化剂对NEPE 固体推进剂燃烧性能的影响（英）

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7.0MPa下的燃速降低18.97%,而压强指数在1~15MPa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。     

ADN的合成及性能研究(Ⅰ)

自行设计二硝酰胺铵（ＡＤＮ） 的合成方法,研究了合成ＡＤＮ的关键步骤（ 缩合反应、二次硝化等） ,在国内首次合成出ＡＤＮ。鉴定了ＡＤＮ的结构,测定了ＡＤＮ的熔点、感度、燃烧热。     

ADN/ PDO共晶高效制备与结构和性能表征

为了开发一种快速高效且绿色环保的二硝酰胺铵/吡嗪-1,4-二氧化物（ADN/PDO）共晶制备新途径并表征其性能,采用反应结晶法,以纯水作为溶剂,制备了ADN/PDO共晶,采用光学显微镜（OP）、单晶X射线衍射（SXRD）以及粉末X射线衍射（PXRD）对共晶的形貌和结构进行表征。结果显示,ADN/PDO共晶晶体呈棱柱状,由ADN和PDO分子按摩尔比2∶1结合形成,室温下晶体密度为1.779 g·cm^-3,属于单斜晶系,空间群为P2₁/c。通过DSC测试和增重法对ADN/PDO共晶的热性能和吸湿性进行了表征,并使用NASA CEA对能量性能进行预测。研究表明,采用该方法制备的ADN/PDO共晶的熔点为113.3 ℃,比ADN提高了21.3 ℃,分解温度略高于ADN,具有较好的热稳定性。共晶的吸湿率仅为2.6%,大幅度降低了ADN（45%）的吸湿性。此外,经NASA CEA软件计算得到共晶的理论比冲高达277.9 s,优于ADN（197.5 s）,具有较高的能量。因此,反应结晶法实现了高能量低吸湿的ADN/PDO共晶高效制备,为进一步评估其应用性能奠定了基础。     

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(Td)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.     

胺基化合物改性球形ADN的制备及性能

为改善ADN的吸湿性,研究采用乳液法和液相法分别将疏水性胺基化合物油胺、4-氟苄胺接枝在球形ADN(PADN)表面制备改性球形ADN(PMADN-1和PMADN-2),通过扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）、热重-差热分析（TG-DTA）、X射线光电子能谱（XPS）等对PADN,PMADN-1和PMADN-2的结构及性能进行了表征,并采用干燥器平衡法对其进行了吸湿性研究。结果表明,疏水性胺基化合物油胺、4-氟苄胺成功接枝于球形PADN,改性球形PMADN-1和PMADN-2的球形形貌未被破坏,热分解温度由ADN原料的196.3℃分别提升至198.3℃和200.7℃、撞击感度由17.95 J提升至24.35 J和28.80 J（平均值）。在25℃、57%RH下放置144 h后改性球形PMADN-1和PMADN-2的吸湿率为1.37%、1.07%,相较于ADN原料分别降低74.95%和80.44%,且无板结现象、表面无液态水出现,显示出优异的防吸湿性。     

ADN的合成及性能研究(Ⅰ)

自行设计二硝酰胺铵（ＡＤＮ）的合成方法,研究了合成ＡＤＮ的关键步骤（缩合反应、二次硝化等）,在国内首次合成出ＡＤＮ。鉴定了ＡＤＮ的熔点、感度、燃烧热。     

ADN的热分解及其推进剂燃烧研究的最新进展

综述了近年来国外有关ＡＤＮ热分解及其推进剂燃烧研究的最新成果。重点分析了ＡＤＮ热分解机理、安定性和燃烧机理,讨论了ＡＤＮ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.     

ADN的溶解度、结晶介稳区及诱导期的测定

溶解度、介稳区宽度及诱导期是二硝酰胺铵(ADN)结晶过程中的重要参数。采用动态法测定了ADN在正丁醇、异丙醇、水和异丙醇混合溶剂(体积比为1∶10和1∶6)中的溶解度,并分别采用Apelblat方程和λh方程对溶解度数据进行了拟合。研究了搅拌速度、降温速率对ADN在正丁醇、异丙醇中介稳区宽度以及不同过饱和度对诱导期的影响。结果显示,Apelblat方程和λh方程都能对ADN溶解度很好地拟合;结晶介稳区的宽度随降温速率的降低、搅拌速度的增加而变窄;随着过饱和度的增大,结晶诱导期变短。应用自洽Nyvlt型方程和3D成核理论,结合实验介稳区宽度与诱导期数据,计算的成核级数m约为4,ADN在正丁醇和异丙醇中的固-液界面张力分别为0.235,0.191 mJ·m~(-2)(均相成核),0.070,0.067 mJ·m~(-2)(非均相成核)。