变温红外光谱法研究FOX-7的相变（英）

采用变温红外光谱法对高能钝感炸药1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)α→β和β→γ两种晶型转变进行了研究,讨论了FOX-7相变过程中的分子间氢键作用和分子结构.55 ～122℃,v11[NH2(vas)]和v10[NO2(vs)]频率移动为20 cm-1左右,v18[C-NO2(v)]消失;122 ～190℃,v12[C-NH2(v)]消失,v20[NO2(ω)]转变为新的宽峰.红外光谱结果表明:在FOX-7相变过程中,分子间氢键作用发生改变,分子结构改变.此外,随着温度的升高,在α→β的相转变中,氢键长度变化不符合线性热膨胀公式,并且v11、v4[NH2(vas)与2v5NH2(γ)的费米共振]、v7[NO2(vas)]和v10等谱带表现出与α-和β-FOX-7均不同的特征频率,表明FOX-7在α→β相变过程中要经历一种过渡态.     

Oxidative Debenzylation and Acetylation of Hexabenzylhexaazaisowutzitane（英）

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ2 ,4 ,6 ,8,10 ,12 ｈｅｘａｂｅｎｚｙｌ 2 ,4 ,6 ,8,10 ,12 ｈｅｘ ａａｚａｔｅｔｒａｃｙｃｌｏ[5 ,5 ,0 ,0 5,9,0 3 ,11]ｄｏｄｅｃａｎｅ(ｈｅｘａｂｅｎｚｙｌ ｈｅｘａａｚａｉｓｏｗｕｔｚｉｔａｎｅ,ＨＢＩＷ ,1) ,ａｎｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｃａｇｅｃｏｍｐｏｕｎｄ ,ｗａｓｆｉｒｓｔｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｂｅｎｚｙｌａｍｉｎｅａｎｄｇｌｙｏｘａｌｂｙＮｉｅｌｓｅｎ[1] .Ｉｔｉｓｔｈｅｓｔａｒｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ…     

Recent Developments in Predicting Impact and Shock Sensitivities of Energetic Materials （英）

Empirical, quantum mechanical and artificial neural network methods are three usual methods in recent years that were used to predict sensitivity of different classes of high explosives. Some recent developments in predicting sensitivity by various methods are reviewed and discussed for various classes of energetic materials.     

Synthesis of Keto-RDX and its Characterizations Calculation（英）

Keto-RDX was obtained by one-step method with a certain amount of RDX as by-product. The effects of various parameters on high yield were studied. A simple analytical method was also introduced to determine simultaneously Keto-RDX/RDX mole ratio. Some important theoretical characterizations of Keto-RDX such as detonation performance at maximum nominal density and shock sensitivity were determined by new methods and compared with RDX.     

Calculated Lattice Energies of Energetic Materials in a Prediction of their Heats of Fusion and Sublimation（英）

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｉｍｐａｃｔ,ｓｈｏｃｋ ,ｅｌｅｃｔｒｉｃｓｐａｒｋａｎｄｈｅａｔｆｏｒｍａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔｆｏｒｓｔｕｄｙｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｓｍｇｏｖｅｒｎｉｎｇｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｍａｔｅｒｉａｌｓ[1～ 8] .Ｆ…     

The Dilution/Crystallization Kinetics of RDX and HMX（英）

Three thermokinetic equaions describing the crystal growth process and two relationships between the parameters and the constants of the kinetic equations are derived.The thermokinetic data of crystal growth processes of RDX and HMX are treated based on the derived equations and relationships.The results show that the exothermic dilution/crystallization processes of RDX and HMX are the first order reaction and accord with the dislocation theory.     

Impact Sensitivity in Respect of the Crystal Lattice Free Volume and the Characteristics of Plasticity of Some Nitramine Explosives（英）

The relationship between the crystal lattice free volume,ΔV,and impact sensitivity,E_(dr),of ten nitramines has been analyzed. It was found that this relationship is not uniquely determined,i. e. it is not given only by their own ΔV values but fundamentally by the type and intensity of the intermolecular forces in the nitramine crystals. Also,relationships between the E_(dr)values,on the one hand,and bulk modulus,K,and shear modulus,G,on the other,have been the subject of discussion not only for pure cyclic nitramines but also for their PBXs,bonded by a poly-fluoro binder. The closest linear correlation exists between the E_(dr)values and dimensionless K·G~(-1) ratio which indicates the plasticity range. A similar relationship is valid also for the ΔV values. Relationships of the E_(dr) and / or ΔV values with the shear modulus or to the K·G~(-1) ratio reflect an unusual behavior of ε-HNIW to which the published morphological instability of this particular HNIW version might also be related.     

[Zn(en)_3](FOX-7)_2的合成、晶体结构和热行为（英）

合成了一种新型含能锌配合物 (FOX-7)₂,并测定其晶体结构。该晶体属单斜晶系,空间群C2/c,晶胞参数为:a=0.77170(16) nm, b=1.6720(3) nm, c=1.6996(3) nm, β=94.333(3)°, V=2.1867(7) nm³, Z=4, μ＝1.194 mm-1,F(000)=1112, D_c=1.628 g·cm-3, R₁=0.0359 , wR₂=0.0955。中心锌离子与三个乙二胺分子中的六个N原子发生配位,形成了一个畸变的八面体结构, FOX-7- 阴离子并未与中心Zn2+发生配位作用,而以外界离子的形式存在于分子结构中。用非等温DSC,TG/DTG法研究了(FOX-7)₂的热分解行为,其自加速分解温度和热爆炸临界温度分别为167.1 ℃与168.8 ℃。(FOX-7)₂的热稳定性低于Zn(NH₃)₂(FOX-7)₂ 。 (FOX-7)₂的撞击感度约为20.6 J。     

Comparison with Molecular Surface Electrostatic Potential and Thermal Reactivity of Nitramines（英）

Molecular surface electrostatic potentials V_S(r) ( ESP) of seventeen nitramines have been calculated. As a criterion of the imbalance between the maximum positive,V_(S,max) and minimum negative,V_(S,min),values of molecular surface electrostatic potentials their sum was derived and used as a new simple characteristic for ESPs-V_(S,Σ). These V_(S,Σ) values have close relationships with the Arrhenius parameters,activation energy E_a and preexponent log A,of thermal decomposition of the nitramines studied. The correlation between the V_(S,Σ) values and heats of fusion of the nitramines studied is described. These findings suggested analyzing the physico-chemical behavior of the nitramine crystals during this decomposition; in this connection an investigation was carried out using isothermal thermogravimetry and scanning electron microscopy of thermally exposed crystals of cis-1,3,4,6-tetranitrooctahydroimidazo-[4,5-d]imidazole( sintering of its crystal surfaces),of β-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocane( cracking of its crystals during β !δ transition) and of 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane. The results suggest a need to study the pre-decomposition states on thermal decomposition of the nitramines' molecule's crystals.     

Friction Sensitivity of Nitramines. Part Ⅰ: Comparison with Impact Sensitivity and Heat of Fusion（英）

Fractions of β-HMX (β-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocane) have been used to demonstrate the mutual relationship between friction and impact sensitivities.Inclusion of an additional twelve nitramine...     

FOX-7基浇注型PBX安全性能

为了提升奥克托今(HMX)为基的浇注型高聚物粘结炸药(Polymer Bonded Explosive,PBX)的安全性能,在配方中引入部分1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)替换HMX,研究了FOX-7对配方的热安定性、机械感度、冲击波感度、静电火花感度等安全性能的影响规律。结果表明,在引入FOX-7后,与HMX基浇注型PBX配方GO-1相比,配方GOXL-A的摩擦感度降低;在快速烤燃、慢速烤燃试验中的响应时间分别延长了58.8%、18.5%,并通过了升温速率为3.3℃·h~(-1)的极不敏感物质(EIS)缓慢升温试验考核;其冲击波感度显著降低,隔板厚度(L_(50))较GO-1降低了15.7%,50%临界起爆压力(p_(50))提升了9.5%;其静电火花感度显著降低,50%发火电压(V_(50))与50%发火能量(E_(50))分别提升65.3%和187.5%。     

五种常用单质炸药对FOX-7晶型转变的影响

将1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)与环三亚甲基三硝胺(RDX)、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)、1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)、环四亚甲基四硝胺(HMX)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)五种常用单质炸药分别以质量比为1∶1混合,获得五种含FOX-7的混合炸药。采用变温X-射线粉末衍射技术,研究了温度对混合炸药中FOX-7晶型转变的影响。升温过程,在105~125℃,五种混合炸药中FOX-7都发生了α→β相转变;当继续升温时,HMX/FOX-7、LLM-105/FOX-7混合炸药中FOX-7并未发生β→γ晶型转变过程;降温过程中,RDX/FOX-7和CL-20/FOX-7混合炸药中FOX-7没有发生γ→β晶型转变,而是直接发生γ→α晶型转变;而FOX-7在其它三种混合炸药中的降温过程晶型转变与升温过程晶型转变是可逆的,即在降温过程发生从γ→β或β→α的晶型转变。     

FOX-7及含FOX-7的HTPB推进剂安全性能

采用DSC-TG热分析联用仪和感度测试仪对比研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)和黑索今(RDX)及含FOX-7(RDX)的HTPB推进剂的多种感度。结果表明,FOX-7的热解活化能为245.2 kJ.mol-1,分解放热峰温为222.13℃,摩擦感度不高于68%,落锤撞击感度大于25.0 J。同比含RDX的HTPB推进剂配方,含FOX-7的HTPB推进剂的机械感度(摩擦、撞击)和静电火花感度显著降低,当FOX-7的含量为15%时,HTPB/AP推进剂中高氯酸铵(AP)的热分解剧烈程度已显著弱化,推进剂的主要分解放热峰温在260℃左右,与RDX/HTPB推进剂相比,该温度前移了近40℃。     

CL-20/FOX-7基PBX的制备及其性能表征

为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)的安全性能,并保持其较高能量,以聚氨酯高聚物Estane为包覆剂,1,1?二氨基?2,2?二硝基乙烯(FOX?7)为含能降感成分,利用水悬浮包覆法制备了三种不同配比的CL?20/FOX?7基高聚物粘结炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、撞击感度测试仪以及摩擦感度测试仪对样品的形貌结构、晶型、热分解特性以及样品的机械感度进行测试分析,用电测法对三种配比高聚物粘结炸药(PBX)爆速进行测试。结果表明,CL?20/FOX?7基炸药颗粒包覆效果较好,且CL?20和FOX?7均未发生转晶。三种CL?20/FOX?7基PBX表观活化能比细化CL?20分别提高了17.12,32.87 kJ·mol~(-1)和40.24 kJ·mol~(-1);活化焓(ΔH)较CL?20也明显提高;特性落高由细化CL?20的27.5 cm分别提高到58.3,56.5,54.2 cm。三种配比CL?20/FOX?7基PBX实测爆速分别为8474,8503,8577 mg·s~(-1),与PBXN?5相当,但特性落高较PBXN?5提升了48.5%以上,炸药安全性能明显提升。     

FOX-7团簇中分子间相互作用对其裂解影响的量子化学研究

采用色散校正密度泛函理论的RI-B2PLYP-D3和PW6B95-D3方法得到了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的四种气相团簇,以此模拟FOX-7分子在晶体结构中的存在状态。绘制了团簇形成过程中各分子相邻处的电子密度差图,从电子密度变化的角度解释了分子间相互作用的形成及来源,研究了凝聚相FOX-7分子间相互作用对FOX-7裂解机理的影响。结果表明,FOX-7团簇中分子间相互作用源于电子偏移形成的部分分子间共享电子,分子间相互作用形成的同时也使部分分子内的化学键被弱化,致使FOX-7的裂解通道发生改变。采用PW6B95-D3理论时,分子间相互作用使各团簇中FOX-7的C—NO_2键裂解活化能比单分子状态时普遍降低。不同团簇中分子间相互作用力角度不同,硝基异构反应的过程有所变化,与单分子FOX-7相比,团簇Ⅱ硝基异构通道的活化能下降了210.9 k J·mol~(-1),而团簇Ⅳ硝基异构通道的活化能升高了39.4 k J·mol~(-1)。     

FOX-7的反应性研究进展

基于新型含能材料1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)特殊的"推-拉"硝基烯胺结构,总结了FOX-7所能发生的化学反应,包括酸碱反应、配位反应、亲核取代、酰基化反应、氧化反应、还原反应、水解反应、氨基的亲电加成反应、叠氮反应等,从而分析了碳碳双键、氨基部分及硝基部分的反应性能,并讨论了相应的反应路线和反应机理。     

FOX-7在DMSO-H_2O二元混合体系中的结晶研究

为获得不同结晶条件对1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7)晶体质量和形貌的影响规律,实现对其晶体形态的控制,使用Crystal SCAN多通道结晶仪,采用浊度法测定了20~95℃,FOX‐7在二甲基亚砜(DMSO)、水(H_2O)及其二元混合溶剂中的溶解度以及在DMSO/H_2O=2∶1(体积比)混合溶剂中的介稳区宽度。采用降温法研究了FOX‐7在多种结晶条件下的晶体形态,并测试了晶体的机械感度和热性能。结果表明,FOX‐7的溶解度随着温度的升高和二元混合溶剂中DMSO含量的增加而增加;介稳区宽度随着温度的升高、降温速率的减小和搅拌速率的增大而变窄。降温结晶过程中,FOX‐7的晶体形态显著受溶剂比例、结晶起始温度和降温速率的影响,在50~80℃,降温速率不低于2℃·min~(-1)的条件下,可得到长径比几乎相同、形貌规则的立方块状高品质FOX‐7晶体,并且粒径在20~150μm内可控。同时,FOX‐7的晶体质量越好,晶体颗粒密度越大,热分解温度越高;FOX‐7的撞击感度都较低,且受颗粒形貌影响小,但摩擦感度受颗粒形貌影响较大,其中长柱状晶体的摩擦感度最小,片状晶体的最大。     

溶剂-非溶剂法制备纳米FOX-7及其性能

以N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)及两者的混合物为溶剂,通过溶剂-非溶剂法制备了纳米1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)。通过场发射电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)对所制备的纳米FOX-7的形貌、物相、结构和热性能进行了表征,并对样品的感度进行了测试;在此基础上,研究了溶剂、表面活性剂对纳米FOX-7性能的影响。结果表明:所制备的纳米FOX-7平均晶粒尺寸小于30 nm。添加表面活性剂有助于降低纳米FOX-7的晶粒尺寸及颗粒尺寸,提高其粒度分布均匀性,改善其分散性。与原料相比,所制备的纳米FOX-7的初始分解温度提高,两个分解放热峰之间温度范围变窄,能量释放效率及分解焓有较大的提高,撞击感度与摩擦感度明显降低。当采用混合溶剂并添加表面活性剂OP-10和Tween 20时,所制备的纳米FOX-7的初始分解温度都提高近15℃,分解焓分别提高了4.97%,4.65%,摩擦感度降低了66.7%,50.0%。     

HTPE与FOX-7和FOX-12混合体系的热分解

利用差示扫描量热(DSC)法和热重-微商热重(TG-DTG)法得到端羟基聚醚(HTPE)/1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)混合体系和HTPE/N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12)混合体系在不同升温速率(2.5,5.0,10.0,20.0℃·min~(-1))下的热分解曲线,用Kissinger公式和Ozawa公式计算了HTPE、HTPE/FOX-7和HTPE/FOX-12体系热分解的表观活化能。结果表明,HTPE的热分解过程为一个失重过程,其表观活化能E_k为127.45 kJ·mol~(-1)。Kissinger公式和Ozawa公式计算的HTPE/FOX-7混合体系表观活化能分别为288.16 kJ·mol~(-1)和270.85 kJ·mol~(-1),HTPE/FOX-12混合体系的表观活化能分别为179.50 kJ·mol~(-1)和170.35 kJ·mol~(-1)。对于同一体系,两种公式计算的结果基本一致。与单组份(FOX-7或FOX-12)相比,HTPE/FOX-7和HTPE/FOX-12体系的表观活化能分别降低了17.1~34.5 kJ·mol~(-1)和78.8~87.9 kJ·mol~(-1)。HTPE均降低了2种钝感含能组份(FOX-7和FOX-12)的(主)分解峰温度,FOX-7高温分解放热峰峰温降低了14.4℃,FOX-12的分解放热峰峰温降低了17.4℃。HTPE/FOX-7混合体系分解放热量增加了196.2 J·g~(-1),而HTPE/FOX-12混合体系分解放热量减少了275.2 J·g~(-1)。     

三维纳米结构FOX-7的构筑与热分解性能

以具有三维纳米网格结构且可降解的聚缩醛胺气凝胶(PHA)作模板,采用蒸发结晶法,原位诱导1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)结晶析出,得到FOX-7/PHA复合物,然后利用硫酸的稀溶液(10%)降解去掉模板,即可得到具有三维纳米结构的FOX-7(nano-FOX-7)。高效液相色谱(HPLC)测定nano-FOX-7的纯度为99%,说明模板基本去除完全。对样品的形貌、物相、结构和热分解性能进行了表征测试。结果表明,去模板后的nano-FOX-7较为完整地保留了模板PHA的三维纳米网络结构,其中FOX-7的平均晶粒尺寸为83.68 nm。与raw-FOX-7相比,特殊的纳米多孔结构使FOX-7的转晶峰和低温分解峰分别延后11.3℃和21.3℃,放热几乎集中在高温分解峰291.0℃处,分解焓从原料的1309 J·g-1增加到1421 J·g-1,表观活化能提高了128.62 kJ·mol^-1,增幅达31.46%,能量释放效率和热稳定性大幅提高。