六硝基六氮杂异伍兹烷气相热解引发反应的理论研究

运用量子化学中非限制性Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ自洽场ＰＭ３（ＵＨＦ－ＳＣＦ－ＰＭ３）分子轨道（ＭＯ）方法计算研究了与六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ）的α、β、γ、ε和δ五种晶型相对应的化合物分子的气相热解引发反应,求得反应过渡态、活化能和位能曲线,揭示了反应中体系几何、能量和原子上电荷的递变规律。发现标题物与通常的非笼状硝胺类爆炸物遵循类似的热解引发反应相理。讨论了反应活化能和撞击感度的关系。     

五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷的结构表征

硝解２,６,８,１２－四乙酰基－４,１０－二甲酰基六氮杂异伍兹烷（ＴＡＤ－ＦＩＷ）制得了２,４,６,８,１０,１２－六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ,ＣＬ－２０＃）,但产物中含有少量副产物。采用柱色谱将其分离,经ＦＴＩＲ、＾１ＨＮＭＲ、ＭＳ（ＣＩ）及元素分析鉴定,证明了它为五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷（ＰＮＭＦＩＷ）。     

乙腈法与乙醇法合成六苄基六氮杂异伍兹烷的比较

实验比较了乙腈法与乙醇合成门苄基六氮杂异伍兹烷的优劣。结果表明乙腈法在产品得率、质量、反应条件等方面均优于乙醇法。但乙腈属于中等毒性化学品,使用乙腈时必须采取可靠的防护措施。     

高能量密度化合物CL-20的合成和制备工艺进展

回顾了高能量密度化合物CL-20问世20年来合成和制备工艺进展;介绍了缩合、脱苄、硝解、转晶四步法的研究成果,评述了合成CL-20的三步法新工艺。该工艺采用其他伯胺替代苄胺,与α,β-二羰基衍生物缩合后直接硝解,省去了氢解的步骤,工艺相对简单,成本有可能降低。     

CL-20/HMX共晶THz光谱的理论研究

通过共晶的方式来改善炸药的性能已成为含能材料领域的研究热点,共晶炸药的形成主要依赖异相分子间相互作用,而这些相互作用的能级跃迁正好位于太赫兹(THz)谱的检测范围。以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/环四亚甲基四硝胺(HMX)共晶作为模型体系,采用分子动力学与量子力学相结合的方法,对共晶组分HMX和CL-20以及CL-20/HMX共晶的THz光谱进行了理论研究,对特征峰进行了振动模式的指认和分析,确认了不同分子间相互作用在THz谱上的响应。结果表明,与共晶单体CL-20和HMX相比,CL-20/HMX共晶出现了新的特征吸收峰,分别位于0.23,0.49,1.1,1.47,1.73,2.27 THz处。其中,1.1,1.47,1.73 THz处的吸收峰均由分子间C—H…O氢键引起,而1.73 THz处的吸收峰主要指配为异相分子间氢键。     

冲击作用下CL-20/HMX共晶力-热-化学耦合响应的动力学模拟

为分析CL-20/HMX共晶和HMX冲击波感度接近的机理,采用反应分子动力学方法(ReaxFF-MD),探讨了有无缺陷CL-20/HMX共晶在冲击加载下的力-热结构变化和初始化学反应,通过动量镜原理与最大压缩点吸收波阵面相结合方式,分析了快速结构响应和随后缓慢化学反应过程。结果表明,冲击加载无缺陷CL-20、HMX和CL-20/HMX共晶时,CL-20的分解速度比HMX快,CL-20/HMX共晶的分解速度与HMX接近;与沿CL-20/HMX共晶[111]晶向加载相比,沿[100]晶向分解更快,这与CL-20和HMX分子层的交替排布及滑移等因素有关。以2 km·s-1的质点速度沿[100]晶向冲击加载含Φ20 nm孔洞的CL-20/HMX共晶时,孔洞周围结构没有产生射流现象,而是粘塑性收缩过程。孔洞塌缩形成的高温高压条件和结构上的粘塑性变形有效促使CL-20和HMX分子发生快速分解,孔洞塌缩新热点的形成进一步增强了冲击加载过程。     

超细CL-20/TNT共晶炸药的喷雾干燥制备与表征

采用喷雾干燥法制得超细CL-20/TNT共晶炸药。采用扫描电镜(SEM)对其大小和形貌进行表征,利用X射线衍射法(XRD)和差示扫描量热法(DSC)对其是否形成共晶进行判定,并对其进行撞击安全性能测试与分析。结果表明,所制得的样品不是CL-20与TNT简单的混合,而是形成了超细CL-20/TNT共晶炸药,粒径小于1μm并团聚成1~10μm的微球;超细CL-20/TNT共晶炸药的熔点为132.32℃,热分解过程分两个阶段,第一阶段和第二阶段的分解放热峰温分别为218.98℃和253.15℃,特性落高为49.3 cm,比原料CL-20高36.2 cm。     

制备六硝基六氮杂异伍兹烷的硝解工艺近期进展

六硝基六氮杂异伍兹烷(HN研)是当今已工业化生产的能量水平最高的炸药，HNIW的制备包括基本母体的合成、母体的氢解、氢解产物(硝解底物)的硝解(即生成HN研)及HNIW的转晶4步。综述了近几年来制备HNIW的硝解工艺的进展(包括作者的若干研究成果)，详细报道了硝解3种底物([四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)、四乙酰基二甲酰基六氮杂杂异伍兹烷(TADFIW)及四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW]）以制备HNIW的工艺条件，并评价了各自的优、缺点。     

含CL-20的NEPE固体推进剂能量特性及低特征信号的研究

在NEPE推进剂基础配方中添加高能氧化剂六硝基六氮杂异伍兹烷（CL－20）,同时降低铝和高氯酸铵（AP）含量,以降低特征信号,大幅度提高推进剂的能量特性。对具体配方的能量水平进行了计算,研究AP、铝粉和催化剂含量对含CL－20的NEPE推进剂能量特性的影响。通过对比分析发现,随着AP、铝粉含量的降低和CL－20的增加,推进剂的比冲增加,体系的特征信号降低。     

六硝基六氮杂异伍兹烷中硝解不完全产物的分离和鉴定

本文采用薄层色谱(TLC)及柱色谱方法,分离出了由三种不同硝解基质合成的六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)中所含的主要硝解不完全产物.并用FTIR、1HNMR、MS(CI)及元素分析等对它们进行了鉴定,确证其为一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷、二乙酰基四硝基六氮杂异伍兹烷.由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)经亚硝解脱苄再硝解制得的HNIW(试样Ⅰ)中的主要杂质为一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷,含量在1%左右(高效液相色谱(HPLC)归一化法测定).由TADBIW经氧化硝解制得的HNIW(试样Ⅱ)中的主要杂质也是一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷,含量在5%左右.由六乙酰基六氮杂异伍兹烷(HAIW)制得的HNIW(试样Ⅲ)中的杂质为一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷和二乙酰基四硝基六氮杂异伍兹烷.