5,5′-(2-三氟甲基)-咪唑-4,5-二(1H-四唑)及其含能离子盐的合成与表征

以二氨基马来腈为原料,经过与三氟乙酸酐缩合、环化,与叠氮化纳再次缩合,合成得到了新型含能化合物5,5'-(2-三氟甲基)-咪唑-4,5-二(1H-四唑),收率61.3%;基于该化合物的酸性,设计合成了2种含能离子盐5,5'-(2-三氟甲基)-咪唑-4,5-二(1H-四唑)的羟胺盐和胍盐。利用红外光谱、核磁共振和元素分析对中间体及产物结构进行了表征。探讨了生成5,5'-(2-三氟甲基)-咪唑-4,5-二(1H-四唑)过程中影响四唑环化反应的关键因素,确定的最佳反应条件为:反应介质为水,n(2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑)∶n(Na N3)=1∶2.4,反应温度98℃,反应时间4 h。收率最高达86.3%。通过DSC-TG研究了5,5'-(2-三氟甲基)-咪唑-4,5-二(1H-四唑)的热分解性能,热分解曲线表明化合物直到223.65℃才开始分解,整个分解过程经历了两个主要的放热分解阶段和热失重阶段,最大放热峰温度为285.78℃,说明该化合物结构比较稳定。     

5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟铵(TKX-50)50克量级制备放大工艺

为获得绿色低感高能炸药,研究了5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟铵(TKX-50)的50克量级制备方法。以乙二醛为起始原料,通过肟化、氯代、叠氮化、环合制得了关键中间体5,5'-联四唑-1,1'-二羟基二水合物(1,1'-BTO),1,1'-BTO与羟胺水溶液成盐直接制备出目标物TKX-50,产品经1H NMR,IR,MS,DSC和元素分析确证结构。重点考察了由1,1'-BTO制备TKX-50反应中投料比、时间及温度对收率的影响,确定了适宜的工艺条件:投料摩尔比n(1,1'-BTO)∶n(NH2OH·HCl)∶n(Na OH)=1∶2.2∶2.2,反应时间1 h,温度80℃时,单步反应收率80.1%。合成路线总收率为41.5%。     

5-氨基四唑硝酸盐的合成工艺优化及结构表征

以5-氨基四唑一水化合物(5-AT·H2O)为原料,与硝酸反应一步制得5-氨基四唑硝酸盐(5-ATN)。研究了硝酸用量、反应温度和反应时间对目标物合成的影响。通过正交实验得到最优合成工艺:20℃下,5 g 5-AT·H2O与15 mL浓硝酸(65%)边搅拌边反应15 min,目标物产率达92.6%。和文献报道比较,该工艺反应温度降低、时间缩短、产率提高。表面形貌分析与吸湿性测试结果表明目标产物晶体表面光滑、吸湿性低。     

炔丙基二甲基海因改性GAP的合成及应用

3-炔丙基-5,5-二甲基海因（PDMH）与聚叠氮缩水甘油醚（GAP）在二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中进行反应,反应摩尔比为：PDMH／GAP=6／7,反应在60℃的条件下进行48h反应完全。PDMH上的炔基与GAP上的叠氮基团发生反应,反应产物为GAP—PDMH。对GAP-PDMH进行了傅立叶变换红外光谱和核磁共振氢谱分析,测定了GAP—PDMH的玻璃化转变温度。实验结果表明,PDMH通过1,3-偶极环加成反应生成三唑五元环结构进入到叠氮粘合剂的侧链中。把GAP—PDMH应用到GAP推进剂的配方中,进行了力学性能测试。与空白样相比较,GAP-PDMH的加入使得推进剂的常温抗拉强度提高了210％,达到了0．65MPa;最大延伸率提高了226％,达到了22．24％;断裂延伸率提高了207％,达到了25．87％。     

苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物的硝化工艺

以苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(BTDO)为原料,合成了5-硝基苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(5-NBTDO)、7-硝基苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(7-NBTDO)。并在此基础上,分别以5-NBTDO或7-NBTDO为原料合成了5,7-二硝基苯并1,2,3,4-四嗪-1,3-二氧化物(DNBTDO)。用1H NMR,13C NMR,IR和MS表征了合成化合物的结构。考察了硝化体系、物料比(n(BTDO)∶n(NO-3))与反应温度对不同硝化产物产率的影响。理论预测了可能的硝化产物,并用高效液相色谱测定了产物收率。结果表明,确定合成3种物质的最佳工艺条件为:发烟硫酸/硝酸钾体系、n(BTDO)∶n(KNO3)=1∶2、反应温度为40℃,5-NBTDO产率为34.9%;硝硫混酸体系、n(BTDO)∶n(HNO3)=1∶3、温度为20℃,7-NBTDO产率为77.1%;发烟硫酸/硝酸体系、n(NBTDO)∶n(HNO3)=1∶8、温度95℃,DNBTDO产率可达90%。实验过程中BTDO作为原料一步法合成3种硝化产物的难易程度与理论预测结果相一致,7-NBTDO产率最高,5-NBTDO次之,DNBTDO最少。     

三-(硝基苯基)铋的合成与催化效果

以间硝基氯苯、对硝基氯苯与三氯化铋为原料,通过格氏反应和金属转移方法合成了三-(3-硝基苯基)铋(Ⅰa)和三-(4-硝基苯基)铋(Ⅰb)两种未见文献报道的含能铋络合物,其熔点分别为76~77℃和91~92℃。用差热分析(D TA)法研究了两种络合物对复合固体推进剂丁羟体系固化催化效果。结果表明,两种新型铋络合物对固体推进剂丁羟胶体系都有一定的固化催化效果,添加Ⅰb的丁羟胶体系固化温度为120.2℃,接近于常用的室温固化催化剂三-(乙氧基苯基)铋(TEPB)的放热峰温122.2℃。     

含能配合物［Cu（MIM）2（AIM）2］（DCA）2的合成、结构及对AP热分解的催化

为探索固体推进剂燃烧催化剂,以1-甲基咪唑(MIM)、1-烯丙基咪唑(AIM)、硝酸铜和二氰胺钠(NaDCA)为原料,合成了一种新型双配体含能配合物[Cu(MIM)2(AIM)2](DCA)2,并通过红外光谱、X射线单晶衍射和粉末衍射对其结构进行了表征.采用差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)对该含能配合物的热分解过程进行了分析,在40～500℃的温度范围内,DSC曲线中有一个吸热熔化峰(峰值温度:93.5℃)和一个放热分解峰(峰值温度:199.4℃).对配合物进行了感度测试,其摩擦感度为240 N,撞击感度>40 J.对比研究了双配体的[Cu(MIM)2(AIM)2](DCA)2与单配体的[Cu(MIM)4](DCA)2、[Cu(AIM)4](DCA)2对高氯酸铵(Ammonium Perchlorate,AP)热分解的催化作用,结果表明双配体的含能配合物具有更好的催化效果,使AP的分解峰值温度提前到285.6℃,放热量升高到2458 J·g-1,热分解活化能降低到81.5 kJ·mol-1,表现出作为复合推进剂催化剂的潜力.     

5-(2,4-二硝基苯胺基)-水杨酸铅的合成及其对双基推进剂的催化作用

以2,4-二硝基氯苯、间氨基水杨酸和硝酸铅为原料,经两步反应合成了5-(2,4-二硝基苯胺基)-水杨酸铅(DNAS-Pb),总收率大于70%.中间产物和最终产物经红外光谱分析、质谱分析、元素分析和X荧光衍射分析确定其结构为设计的目标化合物.探索了DNBAS-Pb对双基推进剂燃烧性能的影响,结果表明,DNBAS-Pb对双基推进剂燃烧有良好的催化作用,能显著提高双基推进剂的燃速,并能在6～10 MPa范围内使推进剂产生平台燃烧,燃速为13.22 mm·s-1,压强指数n为0.03,在10～14 MPa范围内使推进剂产生麦撒燃烧.     

TKX-50合成方法改进

以乙二醛为原料,经肟化合成了乙二肟、后经氯化合成了二氯乙二肟、后经叠氮化-环合反应合成1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二水合物、最后经过中和反应合成了1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(TKX-50)。总收率为63%,并采用核磁共振、红外、质谱表征了其结构。优化并确定了反应最佳条件:叠氮化-环合反应时,以丙酮-水作为混合溶剂,反应温度为0℃,反应1.5 h后用乙醚萃取,萃取液不经过任何处理直接通入氯化氢气体进行环合反应得到1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二水合物,收率为88%;酸碱中和反应时,以乙酸乙酯为溶剂,反应温度为50℃,反应2 h,抽滤并冰水水洗得到TKX-50,收率为94%。     

1,4-二氨基-3,5-二硝基吡唑的合成

以吡唑为原料,经卤化、硝化反应合成出重要前体4-氯-3,5-二硝基吡唑(CDNP),然后胺化得到目标物1,4-二氨基-3,5-二硝基吡唑(DADNP),收率58.0%。采用红外、质谱、核磁及元素分析表征了DADNP的结构。用差示扫描量热法研究了DADNP的热行为。研究了影响胺化和硝化反应的因素。结果表明,较佳的胺化反应条件为:胺化试剂为2,4,6-三甲基苯磺酰羟胺(MSH),室温,n(ADNP-NH~+_4)∶n(MSH)=1∶1.5,反应时间12 h。最佳硝化反应条件为:V(硫酸)∶V(硝酸)=2∶1,反应温度110~115℃,反应时间4 h,收率72.0%。DADNP的熔点为192℃,分解峰温度为247℃。     

基于EASY5的AUV热动力系统建模与仿真

在实现水下航行器的智能化,优化弹道,提高技战性能等方面,水下航行器热动力装置采用闭环控制相对于开环控制具有明显的优势。该文以新型多速制燃料流量闭环控制水下航行器热动力系统为原型,研究了基于EASY5的水下航行器热动力系统建模与仿真,建立了仿真对象的数学模型和规范的模块化仿真模型,进行了水下航行器热动力系统设计工况（稳态）、启动过程及变工况的实时仿真。通过将仿真结果与水下航行器台架试验数据进行对比分析,结果表明,所建立的模型较为完整、准确,仿真运行可靠,研究成果满足工程需求。     

水中机器鱼2D 仿真5VS5 比赛中的点球策略

针对比赛平台模拟有水波扰动,使得点球策略的编写变得困难等问题,为了减轻水波对点球策略的不良影响,在综合单鱼点球和多鱼协同点球策略的基础上,提出一种多鱼交替协同策略。利用单鱼点球的优势,保障在短距离内小球前进方向的稳定性,同时巧妙地结合多鱼协同策略的优势,使得小球可以较为快速地前进。实验结果表明：该策略能大大加快点球的实现,缩短运行时间。多鱼交替协同策略能够有效地减轻仿真平台中水波对点球策略的不良影响。     

冲击载荷下PVDF和PZT压电材料的动态性能研究

采用霍普金森压杆装置研究 PVDF 压电薄膜和 PZT-5压电陶瓷在冲击载荷作用下的输出线性度、响应时间和灵敏度。结果表明,在冲击载荷≤70 MPa 时。PZT-5的灵敏度为653.8 pE/N;PVDF 压电薄膜在冲击载荷为0～500 MPa 的范围内,输出电荷量具有很好的线性度,灵敏度为16.4 pC/N;PVDF 压电薄膜和 PZT-5压电陶瓷的响应时间与冲击载荷幅值大小有关,随着冲击载荷幅值的增大响应时间减小。     

含5-氨基四唑硝酸盐(5-ATEZN)推进剂的能量特性

利用最小自由能法,在标准条件(燃烧室压力pc:喷管出口处压力pe=70∶1)下,计算了含5-氨基-四唑硝酸盐(5-ATEZN)推进剂的能量特性。结果表明,5-ATEZN单元推进剂的比冲为2371.38 N·s·kg-1,与黑索今(RDX)及奥克托今(HMX)单元推进剂接近,且5-ATEZN的氧平衡(-10.8%)远高于RDX及HMX。用5-ATEZN取代粘合剂端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中的高氯酸铵(AP)和RDX时,推进剂比冲和特征速度均降低;而用5-ATEZN取代GAP推进剂中的AP时,推进剂比冲和特征速度随5-ATEZN含量增多呈抛物线形变化,最高比冲可达2580.62 N·s·kg-1,与原配方相比提高17.93 N·s·kg-1。同时由于5-ATEZN不含氯元素,对降低推进剂的特征信号十分有利。因此,用5-ATEZN取代适量AP是实现GAP(聚叠氮缩水甘油醚)推进剂高能化和少烟化的一个可行途径。     

偶氮四唑二胍的合成优化与性能表征

以5-氨基四唑(5-AT)为原料,经过氧化和合成两步反应制得偶氮四唑二胍(GZT)。研究了反应温度、反应时间、原料配比和NaOH溶液的浓度对合成该物质的影响,表明该法制备GZT的优化反应条件为:5-AT的用量为0.10 mol时,NaOH溶液的浓度为1.5 mol.L-1,5-AT与KMnO4的摩尔比为3∶3,在80℃下反应60 min。放大实验平均产率在80%以上。并通过元素分析、红外光谱分析、核磁、热重-差热分析,对产物的物性、组成和结构进行了表征。     

CFX5在鱼雷流体力学中的应用研究

介绍了CFX5软件的功能和特点，分析了应用CFX5模拟鱼雷绕流流场，提出了CFX5在鱼雷流体力学中的一些应用价值。     

3-甲氧基-5-氯-2,6-二硝基吡啶的合成

以3,5-二氯吡啶为原料,通过甲氧化、硝化合成了重要中间体3-甲氧基-5-氯-2,6-二硝基吡啶,熔点115~117℃,总收率46%,并通过IR、1HNMR、MS和元素分析对产品进行了表征。     

长征五号运载火箭总体方案及关键技术

长征五号运载火箭是中国全新研制的新一代大型运载火箭,2006年获得国家立项,正式开始工程研制,2016年11月3日在海南文昌发射场实施首次发射,并取得圆满成功,工程研制历时10年。在研制过程中,研发团队攻克了大量的工程技术难题,积累了丰富的大型低温运载火箭研制经验,长征五号运载火箭大幅提高了中国运载火箭的运载能力,其首飞成功在迈向航天强国的征程中踏出了最为坚实的一步,中国也由此进入了拥有大型运载火箭的国家行列。     

新型绿色起爆药1,1'-二羟基-5,5'-联四唑钾的晶体结构及性能研究

以1,1'-二羟基-5,5'-联四唑(BTO)为起始原料合成了新型绿色起爆药——1,1'-二羟基-5,5'-联四唑钾(BTOK)。用缓慢蒸发法首次培养了目标化合物的单晶,并通过X-射线单晶衍射测定了其晶体结构。通过差示扫描量热分析技术(DSC)和热重分析技术(TG-DTG)研究其热分解行为。测定了其5 s延滞期爆发点,摩擦感度,撞击感度和50%发火能量。结果表明,K~+与BTO形成7配位不对称结构,不同片层的BTO与K~+交替排列相互连接,构成三维网状结构。BTOK的热分解起始温度为307℃,表明其热稳定性良好,且放热过程具有明显起爆药特征。5 s延滞期爆发点为321℃,70°摆角、1.23 MPa条件下BTOK的摩擦感度爆炸百分数为56%,800 g落锤下,撞击感度H_(50)为22.5 cm,静电火花感度50%的发火能量为0.21 J。