利用离子液体精制TATB的研究

研究了1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基甲苯(TATB)在3-乙基-1-甲基咪唑四氟化硼、3-丁基-1-甲基咪唑四氟化硼、3-丁基-1-甲基咪唑六氟化磷、3-己基-1-甲基咪唑溴化物和3-丁基-1-甲基咪唑氯化物([Bmim]Cl)五种离子液体中的溶解性.实验中发现([Bmim]Cl)对TATB有一定的溶解性.利用[Bmim]Cl对TATB进行重结晶,并对重结晶前后样品进行DSC测试.结果表明,重结晶后样品的的放热峰温(375℃)比粗品的放热峰温(363℃)有所延迟,说明重结晶后TATB热稳定性有所提高.     

CF_3SO_3H/H_2O喷射结晶制备纳米TATB

为获得粒度可控、纯度较高的纳米1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB),采用三氟甲磺酸为溶剂,去离子水为非溶剂,通过喷射结晶法制备了纳米TATB。研究了制备工艺及p H对TATB粒度和纯度的影响规律。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积测试、X射线衍射(XRD)、高效液相色谱(HPLC)和差示扫描量热(DSC)等对纳米TATB的形貌、比表面积、晶体结构、纯度和热分解特性进行了表征。结果表明,喷射过程中溶剂-非溶剂的体积比可以影响纳米TATB形貌和粒度,随着溶剂/非溶剂比例的减小,样品的粒径变小,颗粒更均匀;在溶剂与非溶剂的体积比为1∶50的条件下,可以获得粒径为60nm、颗粒均匀、比表面积为31.6 m~2·g~(-1)的纳米TATB。p H值对纳米TATB的纯度影响很关键,用水洗至p H=7,样品纯度可以达到98.1%。     

VNS胺化合成炸药研究进展

介绍了亲核取代氢(VNS)胺化原理，概述了VNS胺化合成TATB、DADNB、DATB、DATNT、CL-14、LLM．116、LLM．119等炸药的研究进展。详细讨论、分析和比较了VNS胺化合成TATB的多条路线。并对VNS胺化法在炸药合成领域的进一步应用进行了展望。     

新法合成1,3-二氨基-5-甲氨基-2,4,6-三硝基苯（英）

以氯苯为原料,经过硝化-亲核氨化-氢的替代亲核取代反应合成了1,3-二氨基-5-甲氨基-2,4,6-三硝基苯,总产率达到了60．3％,产物和中间体的结构通过红外、核磁共振氢谱和元素分析进行了表征。DSC曲线显示1,3-二氨基-5-甲氨基-2,4,6-三硝基苯的热分解峰温是303℃,表明它有很好的热稳定性。     

TATB合成方法研究的进展

综述了1887年至今有关TATB的合成方法,介绍了含氯TATB、无氯TATB及VNS等合成方法的基本原理和工艺路线,提出了TATB合成的发展方向。     

基于绿色低共熔溶剂CS-1的TATB新型纯化方法与机理

为了解决TATB因溶解性差不适用于常规纯化方法的问题,采用反萃取技术,选用对TATB具有良好溶解性的新型绿色低共熔溶剂（CS-1）,以水为反萃取剂,进行了TATB的纯化;对比了该法与其它纯化方法的不同,系统优化了该法中反萃取剂加入量、洗涤次数及干燥方式等条件对TATB的纯化影响,构建了纯度为（99.7±0.2）%,回收率为92.5%的TATB高效分离与绿色纯化方法。研究同时采用光谱过程监测和理论计算模拟,基于CS-1溶剂的TATB纯化动力学,探讨了基于氢键竞争和络合物解离的TATB纯化机制。     

硅烷偶联剂与TATB分子间相互作用的理论研究

利用密度泛函理论LDA/PW方法对γ-氨基丙基三醇硅烷(KH5501)偶联剂和1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)分子间相互作用及其偶联机制进行了理论研究。结果表明硅烷偶联剂与TATB分子间的相互作用,改变了TATB分子的平面结构,增强了TATB分子的C—NO2键强度,降低了TATB分子的光热稳定性。另外,计算结果还表明硅烷偶联剂羟基上的氢与TATB硝基上的氧之间形成的氢键作用是硅烷偶联联剂与TATB发生偶联作用的主要形式,这一结论与实验预测结果一致。     

3-氨基-2,4,6-三硝基苯甲醚的合成及性能

为了寻找含能共熔物中的辅助组分,合成了3-氨基-2,4,6-三硝基苯甲醚,并对其性能进行了初步研究。以市售苦味酸为原料,经过甲基化、替代氢的亲核取代反应,得到目标产物,产率达76%以上。产物和中间体的结构通过傅立叶红外光谱、核磁共振氢谱、元素分析进行了表征。对甲基化反应和替代氢的亲核取代反应机理进行了探讨。通过DSC和TG研究了3-氨基-2,4,6-三硝基苯甲醚的热分解性能,其吸热峰温为133.77℃,放热峰温254.10℃,在199.6℃,质量损失1.71%左右。采用特性落高法测得其撞击感度H50为82.5cm,爆炸概率法测得其摩擦感度为0%、其静电火花感度为V50=11.42kV,E50=1.99J。采用VLW软件计算理论爆速为7.459km.s-1(ρ=1.709g.cm-3),理论爆压为22.9GPa(ρ=1.709g.cm-3)。研究结果表明,3-氨基-2,4,6-三硝基苯甲醚具有较好的热稳定性,其感度低于TNT,理论爆速和爆压高于TNT,是一种性能良好的高能低感炸药,可作为辅助组分用于含能共熔物中。     

粘结剂含量对热压TATB基PBX残余应力的影响

为了掌握粘结剂含量对高聚物粘结炸药(PBX)残余应力和宏观力学性能的影响规律,采用基于VKα靶的X射线衍射方法测试了F2314粘结剂含量为0~11%热压成型的TATB基PBX残余应力,采用巴西试验方法测试其宏观力学性能,并采用了TATB晶体-粘结剂包裹结构简化模型进行温度单一因素条件的残余应力数值模拟验证。实验结果表明:不含粘结剂的PBX,其残余应力为拉应力;随着PBX中粘结剂含量增加,残余应力逐渐减小,当粘结剂含量超过5%,其拉伸残余应力递减趋势增强;当粘结剂含量由7%增加到9%时,残余应力由拉应力转变为压应力;PBX力学强度随粘结剂含量增加而增强。残余应力模拟结果与实验结果具有相同变化趋势。     

2,4,6-三硝基-3,5-二氨基-N-(1,2,4-三唑-4)-苯胺的合成

以2,4,6-三硝基氯苯为原料,先与甲胺醇溶液反应得到1-甲氨基-2,4,6-三硝基苯,再经硝硫混酸硝化得到2,4,6-三硝基苯甲硝铵,最后以二甲亚砜为溶剂,强碱甲醇钠为活化剂,与4-氨基-1,2,4-三氮唑反应得到2,4,6-三硝基-3,5-二氨基-N-(1,2,4-三唑-4)-苯胺,总收率达80.18%,并通过¹H NMR、MS、IR对中间体和产物进行了表征。结合反应机理,讨论了影响2,4,6-三硝基-3,5-二氨基-N-(1,2,4-三唑-4)-苯胺合成的关键因素,对其进行DSC和TG测试,结果表明两个热分解峰温分别为210 ℃和328 ℃,在200 ℃以下未出现明显的质量损失过程,升温至500 ℃分解残渣为38.89%,其热稳定性良好。     

TATB造型颗粒微细结构X射线亚微层析成像

利用X射线亚微层析成像技术无损研究了1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)造型颗粒微细结构特征,获得了TATB造型颗粒的三维结构图,结果显示颗粒内部存在明显的、可定量的孔隙、涡环层、致密表层及高密度杂质等。分析表明,内部孔隙形态与分布受湍流作用模式影响;凝结涡旋环尺寸越小愈呈椭圆形,短长径比趋于0.7,涡耗散趋于稳形耗散;湍流涡扩展是致密表层形成的主要成因;高密度杂质靠近颗粒表面证明颗粒经历强旋转。     

龙骨状纳米结构TATB的构筑与热分解动力学研究

基于纳米结构对材料性能的调控,采用溶剂/非溶剂法来构筑三氨基三硝基苯(TATB)的纳米结构。通过强的非溶剂效应和温度效应,制备得到龙骨状纳米结构TATB。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)与透射电镜(TEM)观察样品的微观形貌,X射线衍射分析(XRD)和激光粒度分析仪测试样品的晶相和粒径分布。结果表明,所得样品整体呈龙骨状结晶,晶型较原料TATB未发生改变,粒径分布为70～400 nm。不同升温速率下的热分析结果表明,龙骨状TATB的热分解峰温较原料TATB提前1.54～2.91℃,表观活化能(E_a)提高0.29 kJ·mol~(-1),对热刺激的敏感性降低;通过微分法计算得出龙骨状TATB的热分解机理为随机核化,每一粒子有一个核,而原料则为三维扩散,其动力学方程为球形对称的Jander方程。     

中子衍射法测量TATB基PBX单轴压缩的内应力研究

1,3,5-三氨基-2,4,6三硝基苯(TATB)基高聚物粘结炸药(PBX)的内应力是造成其贮存开裂和低应力破坏的重要原因。为了验证用中子衍射分析TATB基PBX内部应力的可行性,在中子残余应力谱仪(RSND)上水平安装2 kN双丝杆拉伸台,用原位中子应力测量技术测量了不同负荷状态下的内部应力的变化。结果表明,TATB晶体的(002)晶面(29°衍射角)和(412)晶面(75°衍射角)可作为中子应力观测晶面。中子衍射测量晶格间距的变化(点阵应变)与对其施加的应力呈近似线性增加的关系,随着应力的增加,点阵应变随之增加。在较为复杂的原位压缩加载/卸载过程中,晶格应变结果与复杂的应力变化过程基本保持一致。中子衍射信号强度随路径指数衰减,中子衍射深度6 mm。     

TATB近太赫兹波段的吸收特性及其密度泛函理论计算

利用太赫兹时域光谱技术对三氨基三硝基苯(TATB)在0.2～2.5 THz频谱范围内的吸收光谱峰值进行了测量。采用密度泛函理论模拟计算了TATB的太赫兹频率特征吸收峰,结果表明,实测值TATB吸收光谱峰值位于1.65,2.22 THz处,计算值分别位于1.2,1.65 THz处。理论结果与实验结果对比发现,TATB在此波段有明显的特征吸收峰,并且理论与实验在某些特征吸收峰一致性好。     

TATB/CL-20复合装药结构的3D打印成型技术

为了提高装药的能量和安全性,设计了3种新型复合装药结构,分别为轴向多层结构、径向多层结构和轴向/径向复合结构。采用具有高能量密度的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和高安全性的三氨基三硝基苯(TATB),以缩水叠氮甘油聚醚(GAP)和多异氰酸酯(N-100)为黏结剂体系构成CL-20/GAP/N-100和TATB/GAP/N-100两种炸药体系配方,并通过3D打印技术将TATB和CL-20两种炸药体系构筑成3种不同的新型复合装药结构。研究了含能体系的黏结剂含量和3D打印工艺参数(打印速率以及打印针头口径)对装药微观结构的影响,确定了合适的打印成型工艺,当黏结剂含量为20%时,采用3 mm·s~(-1)的打印速度和口径为0.25 mm的针头进行打印能得到结构稳定的装药。采用GJB772A-1997方法 601.2测试了3种复合装药结构的撞击感度,结果表明,轴向/径向复合多层装药结构(CL-20质量占比90%)的特性落高达到72.00 cm,比同质量的CL-20装药提高了3.14倍。