氮杂双环硝胺类含能材料的分子结构与性能的关系

使用Gaussian03软件,采用密度泛函理论(DFT)在B3LPY/6-31++G(d,p)计算精度下,计算并研究了9个具有不同官能团以及母环结构的氮杂双环硝胺类含能化合物的分子结构,分析了其结构与性能的关系,优化了几何构型,通过计算得到了分子体积、能量等;以此为基础计算了该系列材料的密度、爆轰性能以及感度等数据。通过比较分子结构,从密度、生成热、爆轰性能以及撞击感度等方面,研究了不同官能团以及环系结构对该类含能材料性能的影响;通过对比得到了对双环硝胺化合物有利的官能团及结构。结果表明,双环硝胺结构有利于稳定结构以及形成紧凑的空间排布,并提高化合物的撞击感度及密度;同时,羰基的引入以及接近零氧平衡是提高该类含能材料爆炸性能的技术途径。     

溶剂-非溶剂法在含能材料中的应用

综述了溶剂-非溶剂法在含能材料的细化、改性和复合含能材料制备中的应用,重点分析了溶剂-非溶剂法中影响含能材料细化质量的主要因素,着重讨论了该法在改变含能材料的晶型和形态、粒径分布、机械感度、成形性等性质中的应用。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷研究进展

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)是一种新型含能材料,由于其具有熔点低、感度低、能量高、热稳定好、易与其他含能材料形成低共熔物等优点,特别适于用作固体推进剂和炸药组分。着重介绍了TNAZ的合成方法。     

一种新型起爆药的合成

含能材料在民用、军事等多个领域都有广泛的应用。近年含能材料的研究主要集中在高氮类、高氣酸类、硝酸类、硝基酚类等化合物。高氮类含能材料是国内新型含能材料的研究热点之一。与传统的含能材料相比,高氮类含能材料具有更优良的爆轰性能,而且爆轰产物环保性能更好。含氮量高的火工药剂在燃烧时对枪管的烧蚀程度会明显低于含破量高的火工药剂。本文通过以高含氮量的4,4'-偶氮-1,2,4-三唑(atrz)为配体,结合三种不同金属盐制备了多氮金属配合物,并采用如外光谱分析法对其进行了结构表征,借用摩擦感度仪与撞击感度仪对三种配合物的爆炸性能进行测试,研究发现均具有很好的爆炸性能。     

纳米复合含能材料的研究进展

综述了纳米复合含能材料的研究进展,通过对不同种纳米复合含能材料的制备工艺、力学性能、化学性能的分析,说明纳米复合含能材料能有效地降低炸药的感度,提高力学性能、安全性能和稳定性,改善其表面形貌、流散性和包覆效果。同时指出了纳米复合含能材料在制作工艺、应用推广、技术支持上存在不足;对其稳定性、相容性、性能表征和反应机理等方面的研究有待进一步探索。     

3-硝基-5-叠氮基-3-氮杂戊醇硝酸酯的合成与表征

以二乙醇-N-硝胺二硝酸酯(DINA)为起始原料,经过叠氮化、萃取、分离、纯化等工序合成出含能增塑剂3-硝基-5-叠氮基-3-氮杂戊醇硝酸酯(PNAN);通过红外光谱、核磁共振及元素分析对目标化合物进行了表征,并测试了其热安定性和机械感度。结果表明,PNAN合成的最佳工艺条件为:叠氮化钠(NaN3)与DINA的摩尔比为1.2∶1.0、反应时间为3h、反应温度为75~80℃;测得PNAN的密度为1.46g/cm3,热分解温度为172℃,玻璃化转变温度为-41℃,摩擦感度为12%,撞击感度为56%;得出PNAN是一种热稳定好、感度适中的含能材料,有望作为含能增塑剂应用于固体推进剂和发射药中。     

四嗪类高氮含能材料研究进展

四嗪环是一种含氮质量分数达68.3%的六元氮杂环含能基团,是设计高能钝感含能材料中非常有效的结构单元;四嗪类高氮含能材料也是近年来国内外研究和报道较多的一种新型含能材料,部分具有生成焓高、热稳定性好和感度较低等特点。介绍了1,2,4,5-四嗪、1,2,3,4-四嗪和1,2,3,5-四嗪3大类四嗪环,并对几种四嗪类高氮含能化合物的合成、性能及其在含能材料中的应用研究进展进行了详细论述。     

乙基桥连4-氨基-3,5-二硝基吡唑与多种致爆基团含能化合物的合成、表征与性能研究（英文）

以4-溴-3,5-二硝基吡唑为原料，设计并合成了一系列乙基桥连4-氨基-3,5-二硝基吡唑与多种致爆基团的含能化合物。采用核磁波谱分析和X-射线单晶衍射分析对其结构进行表征，并测试了其热稳定性和机械感度；运用Gaussian 09程序和EXPLO5软件预估了其爆轰性能。结果表明，所合成的新型含能化合物的热分解温度范围为167.3～294.1℃、撞击感度≥18J、摩擦感度≥240N,显示出良好的热稳定性和低的机械感度。爆速范围为7939～8448m/s,爆压范围为25.0～30.8GPa。     

纳米多孔硅基复合含能材料的研究进展

综述了纳米多孔硅和纳米多孔硅基复合含能材料的国内外研究现状,通过分析认为该类复合含能材料具有反应活性高、能量可控、性能可调以及燃烧产物污染小等优点,具有很好的应用前景,但从目前的研究现状来看,还存在感度高、安全性能差、易氧化等缺点,且其爆炸反应机理也不明确,还需进一步进行制备工艺和爆炸反应机理方面的研究。     

四嗪含能化合物的应用研究进展

四嗪含能化合物的应用研究是近年来国内外含能材料领域的研究热点之一。在总结了一些典型四嗪含能化合物物化性能、热性能、感度性能和爆轰性能的基础上,综述了四嗪含能化合物在微推力系统和低特征信号推进剂、混合炸药及其他领域的应用研究进展。国内外研究结果表明,四嗪含能化合物用于推进剂可有效提高燃速、降低特征信号,用于混合炸药可降低感度、提高爆轰性能,用于气体发生剂可降低燃温、增加成气量,因此在含能材料中具有广阔应用前景。     

石墨烯在含能材料中的应用研究进展

从石墨烯及其复合物催化剂、石墨烯添加剂和石墨烯及其复合含能材料等3个方面,介绍了近年来石墨烯在含能材料应用方面的最新研究进展。认为石墨烯及其复合催化剂对推进剂含能组分具有明显的催化作用;添加石墨烯后,推进剂燃烧及力学性能得到改善;氧化石墨烯及石墨烯构成的钝感剂可降低含能材料的机械感度;石墨烯及其复合物含能材料具有优异的性能,更大的能量释放率。提出了石墨烯在含能材料领域的发展方向和应用前景。附参考文献42篇。     

含能配合物Zn_4(C_4N_6O_5H_2)_4(DMSO)_4的晶体结构及催化性能(英文)

以ANPyO、Zn(CH_3COO)_2·2H_2O和DMSO作原料,通过溶液法合成了含能配合物Zn_4(C_4N_6O_5H_2)_4(DMSO)_4,采用傅立叶变换红外光谱、元素分析、X-射线单晶衍射、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)对其结构进行了表征,用Kissinger和Ozawa法计算了配合物放热过程的表观活化能。研究了配合物对黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)和高氯酸铵(AP)热分解的催化效果,测试了其撞击感度和摩擦感度。结果表明,配合物属单斜晶系,空间群为P2_1/C。配合物热分解过程有一个吸热峰和一个放热峰,剩余残渣质量分数为14.38%;表观活化能为225.56 kJ/mol;配合物对RDX和HMX热分解催化效果不明显,但对AP具有非常显著的催化效果;配合物对撞击和摩擦钝感。     

二硝酰胺钾的合成、晶体结构及性能

以N-脒基脲二硝酰胺盐(GUDN)和氢氧化钾为原料合成了二硝酰胺钾(KDN),用元素分析、傅里叶红外光谱对其结构进行了表征。培养了KDN的单晶,并通过X射线单晶衍射仪测定了其晶体结构。采用差示扫描量热分析仪(DSC)研究了KDN的热分解行为,并测试了其感度。结果表明,KDN晶体属于单斜晶系,P2(1)/n空间群,晶胞参数为:a=0.661 0(11)nm,b=0.927 2(15)nm,c=0.719 4(12)nm,β=97.568(3)°,V=0.437 1(12)nm~3;Z=4;Dc=2.236g/cm~3;F(000)=288。KDN的熔点为128℃,撞击感度大于50cm,摩擦感度为0,静电感度为142.53mJ,感度低于RDX,是一种钝感的二硝酰胺类含能材料。     

高能钝感炸药MAD-X1合成简讯

<正>1,1′-二羟基-3,3′-二硝基-5,5′-联-1,2,4-三唑二羟胺盐(MAD-X1)是德国慕尼黑大学Thomas M.Klapoetke教授带领的含能材料研究团队于2013年报道的一种新型含能材料。MAD-X1的密度为1.90g/cm3,爆速为9.087km/s,爆压为39.0GPa,能量与HMX相近,撞击感度大于40J,摩擦感度大于360N,机械感度明显低于TNT。MAD-X1作为一种高能钝感含能材料,预计在不敏感弹药、低特征信     

1-甲基-4,5二硝基咪唑(4,5-MDNI)的研究进展

综述了不敏感炸药1-甲基-4,5二硝基咪唑(4,5-MDNI)的合成方法及研究进展.并详细介绍了其性能、晶体结构特征、爆炸性能、摩擦感度、撞击感度等方而的性能;简述了其在含能材料方面的应用前景.     

四嗪类高氮分子及离子含能化合物的研究进展

详细论述了近年来国内外报道的四嗪类高氮分子及离子含能化合物的合成与性能研究,指出部分化合物由于其生成焓高、热稳定性好以及感度低等特点在含能材料领域具有广泛的应用前景.同时还总结了目前四嗪类含能化合物普遍存在的问题及以后的发展方向.     

DINA对含CL-20的复合改性双基推进剂性能影响

针对含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的复合改性双基(CMDB)推进剂压强指数和摩擦感度较高的问题,采用对硝化棉(NC)增塑能力较强的吉纳(二乙醇硝胺二硝酸酯,DINA)作为辅助增塑剂,研究DINA对含CL-20的CMDB推进剂力学性能、燃烧性能和安全性能等的影响。结果表明,相较于使用3,4–二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)配方,添加DINA的含CL-20的CMDB推进剂延伸率和抗拉强度分别提高了14.8%和1.6%,β转变温度下降1.27℃,在中高压区(10~20MPa)的压强指数下降至0.28,摩擦感度和撞击感度也得到不同程度下降。     

含能材料的细观损伤

综述了含能材料损伤的研究现状,介绍了损伤的产生、实验模拟及其表征,损伤对含能材料的撞击感度、燃烧及爆轰性能的影响以及损伤本构关系,并进行了相应的评述。对今后需要开展的工作进行了展望。     

含能材料的量子化学计算与分子动力学模拟综述

从含能材料分子的热力学性质及爆轰性能、分解机理、感度、分子间相互作用及相容性、固体与界面性质和极端条件下的性质几个方面,综述量子化学(QC)和分子动力学模拟(MD)方法在含能材料中的应用。所涉及的方法主要为量子化学第一性原理和经典分子动力学模拟(包括分子反应动力学模拟),比较了各种方法的特点和适用范围,列举了一些典型实例。附参考文献57篇。     

微反应器在含能材料合成与品质提升中的应用

含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物。由于含能材料的特殊性，其合成过程具有强烈放热、对温度敏感的特点，同时，在实际应用中武器装药对含能材料的粒度控制也有很高的要求。微反应器具有传热传质效率高、安全性高、设备微型化和集成化、环境污染小等优点，十分适合于含能材料的合成过程与粒度控制，近年来成为国内外含能材料领域研究的热点与重点之一。本文第一部分介绍了硝酸酯、硝基、叠氮、氮杂环四类含能化合物的微反应合成，点明了微反应器可以显著提高合成安全性、加快合成效率和安全性；第二部分总结了微化工技术在含能材料微纳米化、球形化以及复合含能材料制备方面的应用，发现了微反应器具有粒度控制更精确、球形度高等特点。最后指出了微反应器在含能材料领域具有广阔的应用潜力，并对未来研究的重点及改进方向进行了展望。