A Comparison of the Structure,Synthesis, and Properties of Insensitive Energetic Compounds

The continued interest in improving the safety of munitions towards unintentional insults has led to a significant amount of research in the synthesis of new insensitive energetic compounds. This paper discusses various approaches to the synthesis of insensitive energetic compounds, theoretical modeling and correlations of structural properties that contribute to reducing the sensitivity of energetic compounds, and how synthetic chemists integrate theoretical predictions into the design and synthesis of new insensitive energetic compounds.     

Reactive Energetic Plasticizers for Energetic Polyurethane Binders Prepared via Simultaneous Huisgen Azide‐Alkyne Cycloaddition and Polyurethane Reaction

Reactive energetic plasticizers (REPs) for use in glycidyl azido polymer (GAP) based polyurethane (PU) energetic binders were investigated. These REPs consisted of an activated terminal alkyne group that was expected to give rise to Huisgen azide‐alkyne 1,3‐dipolar cycloaddition within the specific pot life for a PU formulation to prevent the migration of plasticizers, and with a gem‐dinitro group as an energy resource. A quantitative miscibility investigation between the plasticizers and uncured GAP showed that REPs exhibited better miscibility than conventional energetic plasticizers. The plasticization effect of the REPs on the GAP prepolymer with respect to the reduction of the viscosity illustrated REPs can effectively reduce the viscosity of the GAP prepolymer from 6,015 cP to 150–240 cP at the processing temperature when 50 wt‐% of REP was added. A comparison of the click reactivity and activation energies (E_a) of REPs and GAP prepolymer elucidated that the reactivity of azide‐alkyne cycloaddition depended on the dipolarophilicity of REPs which could be controlled by adjusting the length of methylene spacer between electron‐withdrawing groups (EWG) and neighboring alkynes in REPs. Thermogravimetric analysis manifested REP/GAP‐based PU binders maintained the thermal stability of the control GAP‐based PU binder. The mechanical properties and impact insensitivity of the GAP‐based PU binders were also improved by the incorporation of REPs.     

Al@Co微米核壳含能粒子的可控制备与性能

为提高铝粉能量释放速率,分别通过置换和先置换后化学镀的方法将微米铝表面的惰性氧化铝层替换为导热系数更高的钴壳层,得到钴壳层厚度分别为90,150,200,250 nm的Al@Co核壳含能粒子,并对其进行扫描电镜、透射电镜、能量色散谱、振动样品磁强计,以及热性能测试。结果表明,钴壳层致密均匀、厚度可控,且随着钴壳层厚度增加,粒子的自然抗氧化能力逐渐增强;各粒子表现出典型的铁磁滞回线,进一步证实了铁磁性物质钴的存在;包覆有200 nm钴壳层的Al@Co核壳含能粒子完全克服铝粉吸热,对外表现为剧烈放热,放热量为521.40 J·g-1,是一种有潜力的新型绿色起爆药燃料组分。     

氟聚物基活性材料释能及毁伤特性研究进展

氟聚物基活性材料是一种具有冲击反应释能特性的新型材料,在军事领域具有广泛的应用前景。为掌握氟聚物基活性材料的释能与毁伤特性,推进其在高效毁伤战斗部中的应用,研究梳理了氟聚物基活性材料冲击释能反应行为以及引燃引爆、侵爆耦合毁伤效应的研究现状,着重介绍了分离式霍普金森压杆实验、准密闭弹道实验和爆炸加载实验等在释能特性方面的研究进展;毁伤特性方面整理了反应弹丸、破片及反应射流的相关研究进展,重点说明了氟聚物基活性材料在聚能装药中的应用设计和反应射流成型的研究成果,及相关的反应模型和数值仿真的研究。在此基础上,讨论了未来研究方向：建立系统性反应模型与仿真方法;通过配方、工艺等参数对其性能进行调控;释能反应观测表征技术的创新与探索以及工程应用设计等。     

三种典型含能材料热分解特性调控研究进展

含能材料在国防以及民用等领域均有重要的战略价值。其中,热分解特性是直接关系到含能材料能否有效应用的最主要特征之一,明确含能材料的热分解行为及机理对进一步提高其热分解效率或抑制其不稳定分解至关重要。以3种典型含能材料：环四亚甲基四硝胺（HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）和3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）为研究对象,从关乎热分解特性的基础物化性质展开介绍,总结其相关热分解行为及机理,重点论述了影响其热分解特性的材料结构特征和添加剂类型。发现硝基脱除是热分解发生的关键步骤,而富含活性中心的金属元素材料和富含活泼基团的有机类材料易与硝基作用,能加快热分解过程。无机非金属材料则因其具有较大的比表面积和优异的气体扩散能力也可起到促进分解的作用。以共晶、包覆、加入钝感剂为主的3种方法被广泛用于提高这3种含能材料的热稳定性能。在热分解机理研究基础上,开展热分解促进剂和抑制剂的设计研发,这将有效推动含能材料热应用的创新发展,成为未来含能材料热分解特性的研究重点。     

BAMO/AMMO三嵌段共聚物的合成、表征及热分解动力学

以三氟化硼.乙醚/1,4丁二醇作引发体系,利用阳离子开环共聚合的方法合成出3,3′-双叠氮甲基环氧丁烷/3-叠氮甲基-3′-甲基环氧丁烷(BAMO/AMMO)三嵌段共聚物。用FTIR、1HNMR和GPC对共聚物的结构和相对分子质量进行了表征,用DSC测定了共聚物的玻璃化转变温度。结果表明,合成的BAMO/AMMO三嵌段共聚物的相对分子质量可控、且分布窄,并具有含能热塑性弹性体的性质。同时用Vyazovkin的非线性无模型函数方法研究其热分解动力学,得到叠氮基团的分解活化能约为150kJ/mol。三嵌段共聚物在叠氮基团分解之后形成了交联网络结构。     

苦味酸碳酰肼含能配合物的制备及其对CL-20热分解的影响

用碳酰肼、苦味酸与相应的金属盐在水溶液中反应制备出苦味酸碳酰肼钴、铜、铅含能配合物Co(CHZ)4(PA)2.3H2O、Cu(CHZ)4(PA)2.4H2O和Pb(CHZ)2(PA)2.4H2O(CHZ为碳酰肼,PA为苦味酸),通过元素分析和FT-IR分析对产物进行了分子式推测。用标准方法测定了含能配合物的撞击、摩擦和火焰感度,应用DSC和TG-DTG法测试了含能配合物对CL-20热分解过程的影响。结果表明,含能配合物都能够一定程度降低CL-20的起始分解温度和峰值,用Kissinger法和Ozawa-Doyle法获得了含能配合物/CL-20混合物的第一放热分解过程的活化能Ea和指前因子A,表明含能配合物Cu(CHZ)4(PA)2和Co(CHZ)4(PA)2使CL-20的热分解活化能由原来的222.8kJ/mol降至186.6kJ/mol和183.0kJ/mol。     

高能推进剂钝感含能材料研究现状

钝感高能推进剂是当前固体推进剂的重要发展方向,降低高能固体推进剂感度主要技术途径是要采用低感度高能量的原材料,一方面是应用新型低感度含能原材料,另一方面是对现有含能原材料改性使之降低感度。高能推进剂所用钝感含能原材料主要分为3部分:能量高而感度低的氧化剂,低感度的含能黏合剂,低感度的含能增塑剂。在推进剂配方研制过程中通过选择应用这3类原材料来降低高能固体推进剂的感度,满足高能固体推进剂的钝感安全性能。论述了国内外上述3类钝感含能原材料的研究进展。     

热动力学软件在含能材料老化方面的应用研究

利用热动力学软件对含能材料的热流信号进行分析处理,得到2种小口径半球形基座推进剂和一种EI推进剂的动力学参数,并通过高温段的实验数据,推测低温段的反应速率及参数。利用动力学参数预测50～100℃的分解机理,并模拟得到了50℃恒温情况下,推进剂储存7年的热流数据曲线。这使准确推测含能材料在各种温度情况下的老化情况成为可能,并且能够对任意气候条件下含能材料的老化反应情况进行精确模拟。     

多硝基吡啶类化合物的合成及应用研究进展

综述了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶(ANPy)及其氧化物(ANPyO)、2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶(TANPy)及其氧化物(TANPyO)、2,4,6-三硝基吡啶(TNPy)及其氧化物(TNPyO)等多硝基吡啶类含能化合物的合成及应用研究进展。ANPyO的爆轰性能和安全性能与三氨基三硝基苯(TATB)接近,可作为高能钝感炸药;理论预测TANPy比TATB钝感;TNPyO具有良好的热稳定性和化学稳定性。预计这些多硝基吡啶类含能化合物在钝感炸药、低易损发射药和钝感推进剂领域中有良好的应用前景。