CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
+高级检索

制备与性能——合成与性能研究

    全 选
    显示方式: |
    • 磁场对乙烯预混气体爆炸自由基影响机理

      2022, 30(12):1252-1258. DOI: 10.11943/CJEM2022143

      摘要 (253) HTML (158) PDF 884.54 K (2604) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究磁场对预混气体爆炸特征的影响及机理,以乙烯为例,通过自行研制的实验系统研究磁场对预混乙烯/空气爆炸压力、火焰传播速度等爆炸特征的影响,利用Chemkin-Pro模拟了乙烯爆炸链式反应过程,研究了乙烯爆炸链式反应的关键自由基,理论计算了磁场对自由基粒子的作用力,探讨了磁场影响预混气体爆炸的自由基机理。结果表明,在最大磁场强度3300 Gs作用下,6.5%乙烯最大爆炸压力降低18.18%、爆炸压力上升速率降低17.33%,沿着火焰传播方向,磁场对乙烯爆炸火焰传播速度呈现先促进后抑制的效应,抑制效果大于促进效果,总体呈现抑制效应。乙烯爆炸过程中的关键自由基为·H、·O、·CH2。自由基在磁场作用下的受力与自由基的磁化强度成正比,乙烯爆炸关键自由基的磁化强度各不相同,在磁场作用下,自由基出现分层现象,减少了不同自由基之间的碰撞,降低基元反应速率,从而抑制乙烯爆炸。

    • 三维石墨烯粉体制备及其红外消光性能

      2022, 30(11):1142-1147. DOI: 10.11943/CJEM2022119

      摘要 (173) HTML (132) PDF 926.45 K (2290) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究三维石墨烯的红外消光性能,采用热化学沉积法制备了三维石墨烯粉体,通过电镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪表征了三维石墨烯粉体的形貌和结构特征,利用粉体综合特性仪测试了其流散性;利用烟幕箱试验测试了三维石墨烯的红外消光性能,并与复合石墨、碳纤维的消光性能进行了比较。结果表明:三维石墨烯的红外消光性能优异,在红外波段为3~5 μm和8~14 μm时,其平均质量消光系数分别约为1.32 m2·g-1和1.09 m2·g-1。与复合石墨和碳纤维相比,其在3~5 μm的平均质量消光系数分别提高了57%和132%,其在8~14 μm的平均质量消光系数分别提高了35%和102%,具有更优异的红外消光性能。

    • 炭载体制备条件对Pd(OH)2/C催化剂氢解脱苄性能的影响

      2022, 30(11):1148-1156. DOI: 10.11943/CJEM2022044

      摘要 (243) HTML (117) PDF 2.03 M (2721) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)合成过程中氢解脱苄催化剂的活性、降低贵金属Pd用量,本研究以葡萄糖酸钠为原料采用球磨/碳化方法制备了炭载体,实验主要探索了葡萄糖酸钠的碳化温度、升温速率及助剂等因素对炭载体结构及相应氢氧化钯碳(Pd(OH)2/C)催化剂在六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)和四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB)氢解脱苄反应中催化活性的影响。采用氮气等温吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、元素分析及程序升温脱附(TPD)对炭载体的孔结构、颗粒形貌、晶相结构、化学组成及表面化学性质进行了表征。结果表明:以葡萄糖酸钠为原料制备炭载体的较佳碳化温度为700 ℃,升温速率为10 ℃·min-1,引入助剂NaHCO3可调变葡萄糖酸钠碳化过程中的膨化程度。在此优化条件下制备的炭载体具有丰富多级孔结构和适量的表面含氧官能团,相应Pd(OH)2/C催化剂在HBIW和TADB氢解脱苄反应中显示出优异催化活性。

    • 高纯2,4,6-三硝基-5-乙氧基-1,3-苯二胺的合成及性能

      2022, 30(11):1135-1141. DOI: 10.11943/CJEM2022154

      摘要 (234) HTML (171) PDF 873.90 K (2208) 评论 (0) 收藏

      摘要:高纯度2,4,6-三硝基-5-乙氧基-1,3-苯二胺(DATNEB)可作为内标物,通过高效液相色谱法对含氯法合成的1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的纯度进行精确分析。为研究DATNEB的合成及其含能特性,以苦味酸为原料,经4-氨基-1,2,4-三唑(ATA)氨化,原甲酸三乙酯乙基化两步制得高纯DATNEB,总收率为32.5%,纯度≥99.8%。产物经红外(IR)、核磁(1H NMR、13C NMR)、质谱(MS)以及单晶X-射线衍射确证结构。对苦味酸双氨基化机理和中间体二氨基苦味酸羟基乙基化机理进行了探讨,且对DATNEB热性能和爆轰性能进行了研究。结果表明,DATNEB为单斜晶系,空间群为P21/c,晶体学参数为:a=1.21261(7) nm,b=0.89654(4) nm,c=1.12310(6) nm,V=1.17675(11) nm3Z=4,D=1.62 g·cm-3。吸热峰温为193.9 ℃,放热峰温为236.0 ℃,具有较好的热稳定性。理论爆速为7.05 km·s-1,爆压为21.14 GPa,总体爆轰性能与三硝基甲苯(TNT)相当,但感度远低于TNT和环三亚甲基三硝胺(RDX)。因此合成的高纯DATNEB不仅可作为内标物,用于分析含氯法合成的TATB纯度,还有望作为熔铸炸药的辅助组分。

    • 五唑金属盐分离纯化方法

      2022, 30(9):966-970. DOI: 10.11943/CJEM2022041

      摘要 (263) HTML (121) PDF 1.24 M (2604) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决五唑金属盐合成中分离纯化困难等问题,以芳基五唑C—N切断反应后处理所得五唑钠水溶液为研究对象,采用沉淀法对五唑金属盐进行了分离纯化研究。结果表明,五唑钠水溶液中含有大量有机酸盐,以及硝酸钠、氯化钠等无机盐杂质。与N5负离子相比,有机酸根更易与金属离子形成沉淀,从而影响五唑金属盐析出。将五唑钠水溶液调节为酸性,萃取除去有机酸盐后加入氯化钴,成功沉淀得到五唑钴金属盐。研究发现,pH值越低,有机酸盐的去除效率越高,五唑钴纯度越好。确定了五唑钴的适宜分离纯化条件:pH值为3,氯化钴与原料4-氨基-2,6-二甲基苯酚(1)的摩尔比为0.26∶1。离子色谱表明,所得五唑钴经简单重结晶后纯度高达97.9%。在此基础之上,研究了沉淀法对其它五唑金属盐的适用性。结果表明,沉淀法亦适用于五唑铁、五唑亚铁和五唑铜等金属盐的分离纯化。

    • 新型耐热含能钙钛矿化合物(C6H14N2)[Na(ClO43]的热分解行为

      2022, 30(7):681-686. DOI: 10.11943/CJEM2022052

      摘要 (355) HTML (210) PDF 1.14 M (5517) 评论 (0) 收藏

      摘要:(C6H14N2)[Na(ClO43]是新型含能钙钛矿化合物的典型代表,需明确其热分解行为、热分解机制及感度特性,以推动其在配方中的应用。以差示扫描量热-热重分析方法实现了分解放热量、分解温度等参数的获取;以动力学模拟计算解析了相关分解机理;以同步热分析-红外-质谱联用技术结合原位红外技术探索了(C6H14N2)[Na(ClO43]的分解产物及分解历程;以国军标法获得了热感度、摩擦感度与撞击感度参数。结果表明:在10 ℃·min-1的升温速率下,(C6H14N2)[Na(ClO43]分解放热量为4227 J·g-1,分解温度则达到345 ℃,高于黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)等多数现役含能材料,显示了优异的热稳定性;分解产物研究表明其立方笼状骨架有效稳定了内部结合的有机物分子,使其热稳定性较高。此外,(C6H14N2)[Na(ClO43]在100 ℃下加热48 h的放气量约0.04 mL·g-1,撞击感度与机械感度分别为32%和80%,优于RDX和HMX。

    • 不同形貌FOX-7炸药的制备及其性能表征

      2022, 30(7):659-665. DOI: 10.11943/CJEM2021330

      摘要 (408) HTML (314) PDF 1.43 M (5394) 评论 (0) 收藏

      摘要:含能材料晶体的粒度和形貌对其性能影响较大,为了研究1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)炸药晶体形貌、粒度与其热分解性能的关系,采用溶剂-非溶剂法制备得到了不同形貌、粒度的FOX-7炸药颗粒。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和撞击感度测试仪分别对FOX-7炸药的晶体形貌、粒度、晶型、热分解性能和安全性能进行了表征和测试。结果表明,通过改变降温速率、搅拌速率等工艺条件,可以得到海胆形、球形、花状和块状等不同形貌的FOX-7炸药颗粒,所制备的FOX-7炸药晶型与原料一致,均为α型;粒度和形貌对FOX-7分子内氢键的断裂和共轭体系的破坏影响较大,球形形貌有利于提高FOX-7的热分解温度;同一形貌的FOX-7样品,粒径越大,热稳定性越好。在粒径为几十微米的FOX-7样品中,球形形貌的FOX-7样品安全性能最好。

    • 零氧平衡RDX/NC/AP/Al复合炸药的制备及其性能表征

      2022, 30(6):528-534. DOI: 10.11943/CJEM2021315

      摘要 (673) HTML (271) PDF 1.26 M (5872) 评论 (0) 收藏

      摘要:以零氧平衡为配比依据,硝化棉(NC)为粘结剂、高氯酸铵(AP)为氧化剂、环三亚甲基三硝胺(RDX)和纳米铝粉(Al)为燃烧剂,分别采用机械混合法和静电喷雾法制备RDX/NC/AP/Al复合炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)对样品的形貌、结构和热性能进行表征;并利用高速摄影仪、撞击感度仪和摩擦感度仪和对样品的燃烧过程和机械感度进行了分析。结果表明:机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为球形;采用静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为团聚微球;机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药中的组分NC、RDX、AP、Al之间为物理复合;采用机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的失重过程分为两个阶段(200~210 ℃和250~350 ℃),第一阶段是部分RDX和AP的分解,第二阶段是剩余RDX和NC的分解;与机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药相比,静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的表观活化能提高了41.25 kJ·mol-1,热爆炸临界温度提高了4.09 K,燃烧速度提高,机械感度得到了降低。

    • 高温高压下单质炸药结构演化的研究进展

      2022, 30(6):622-638. DOI: 10.11943/CJEM2021239

      摘要 (418) HTML (186) PDF 4.02 M (4362) 评论 (0) 收藏

      摘要:炸药的安全性能和起爆过程与其在高温高压下的行为密切相关,开展炸药的高温高压研究对于深入理解其安全本质及起爆性能意义重大。本文综述了12种单质炸药的高温高压结构演化研究结果,主要包括以环三亚甲基三硝胺(RDX)和环四亚甲基四硝胺(HMX)为代表的硝胺类炸药,以季戊四醇四硝酸酯(PETN)、2,4,6-三硝基甲苯(TNT)为代表的经典硝酸酯基、硝基类炸药以及以2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)和1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)为代表的新型高能低感炸药等,详细总结了这些炸药在高温高压作用下的相变过程,并对比了不同研究者关于同种材料研究结果的异同,为开展新型单质炸药的高温高压研究提供一定参考。

    • 十硝基杯[4]芳烃(ZXC-51)及其含能离子盐的合成与性能

      2022, 30(5):467-474. DOI: 10.11943/CJEM2021281

      摘要 (230) HTML (176) PDF 1.26 M (2364) 评论 (0) 收藏

      摘要:以间苯三酚和1,3-二氟苯为原料,经硝化、成环等三步反应得到化合物12,14,16,34,36,52,54,56,74,76-十硝基-2,4,6,8-四氧桥-1,3,5,7(1,3)-杯[4]芳烃-15,55-二醇(ZXC-51)。化合物ZXC-51与有机碱反应得到系列杯芳烃类含能盐。通过X射线单晶衍射分别获得化合物ZXC-51和4个盐的单晶结构;采用核磁以及元素分析对这些化合物的结构进行了表征;采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)研究了这些化合物的热稳定性;对ZXC-51的爆轰与安全性能进行了研究,结果表明,ZXC-51的爆速为8193 m·s-1、爆压为31.18 GPa、撞击感度为36 J、摩擦感度大于360 N。

    • 超细Zr@NC的微尺度连续流动制备与性能表征

      2022, 30(5):417-423. DOI: 10.11943/CJEM2022024

      摘要 (367) HTML (207) PDF 1.62 M (3339) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现超细锆(Zr)粉表面包覆改性的制备过程安全,研究了一种在微尺度下连续流动制备核壳结构Zr粉的方法,并构建了一个由微流控单元和喷雾干燥单元组成的连续化微流控系统以验证其可行性。该系统可连续化实现组分的微尺度混合、核壳结构的形成以及样品的后处理。以Zr粉和硝化纤维素(NC)为组分,通过控制NC含量并在微尺度上调节干燥气体压力,对Zr@NC的结构调控进行了研究。采用热分析法与静电火花感度测试对Zr@NC的活性与安全性进行了分析。结果表明,连续化微流控系统可以成功制备出形貌良好、具有核壳结构的Zr粉;热分析结果表明,Zr@NC相比未包覆时的氧化增重仅降低1.04%,能量释放更为迅速;静电火花感度测试结果表明,Zr@NC的50%发火能量相比原料Zr粉从1.42 mJ提升至197.82 mJ,静电火花感度大幅降低。

    • 五唑阴离子盐前驱体2,6-二甲基-4-氨基苯酚盐酸盐晶体的制备及特性

      2022, 30(5):475-482. DOI: 10.11943/CJEM2021245

      摘要 (488) HTML (193) PDF 2.52 M (3812) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善2,6-二甲基-4-羟基苯基五唑的产率和纯度问题,实验探讨了以2,6-二甲基苯酚为原料,经亚硝化、还原、成盐三步反应制备芳基五唑的母体原料2,6-二甲基-4-氨基苯酚盐酸盐(DMAPH)晶体的方法。采用红外光谱(IR)、X-射线单晶衍射(SCXRD)、扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射(PXRD)、差示扫描量热分析(DSC)和理论计算对其化学结构、晶体结构、晶体形貌和稳定性能进行表征。结果表明:以亚硝酸钠和冰乙酸作为亚硝化试剂,亚硝化产率可达90%以上。通过改变析晶溶剂,可获得片状、针状、块状和板状形貌的盐酸盐晶体,而温度只会影响析出晶体的粒径大小。甲醇溶剂析出的DMAPH晶体主要占比晶面是(400)晶面,其他溶剂析出的主要占比晶面为(214)晶面。DMAPH的分解峰温在220~240 ℃,具有良好的热稳定性,相比无定型的DMAPH粉末,晶体对空气的稳定性较好,比较适合长期储存。

    • 微通道反应器中合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的连续流工艺及其动力学

      2022, 30(5):424-430. DOI: 10.11943/CJEM2022019

      摘要 (397) HTML (307) PDF 1.11 M (5617) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇(TMPD)的生产效益,改变传统的釜式间歇生产工艺,采用更加高效的微通道连续流工艺,以异丁醛为原料,氢氧化钠溶液为催化剂,一步合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇。考察了催化剂氢氧化钠浓度、用量、温度、停留时间等工艺参数对反应的影响,并对其进行了优化。结果表明,氢氧化钠浓度为50%,v(异丁醛)∶v(NaOH)=1∶1,停留时间10 min,反应温度40 ℃为最佳工艺条件。在该条件下,异丁醛转化率达到99.02%,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇选择性达到93.57%,收率达到92.65%。该工艺充分利用微通道反应器优良的传质传热特点,缩短了反应时间,提高了反应速率,扩大了工艺条件选择区间,实现了对羟醛缩合反应过程的有效控制。同时,反应动力学研究显示,异丁醛生成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇的反应为二级反应,在氢氧化钠浓度为50%时,反应表观活化能最小为26.34 kJ·mol-1,指前因子为2888.26 L·K-1·mol-1·min-1

    • 喷射结晶细化DAAF及其性能

      2022, 30(4):324-331. DOI: 10.11943/CJEM2021314

      摘要 (304) HTML (263) PDF 2.03 M (4916) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAAF)的安全性能和起爆性能,提升其作为冲击片雷管始发药剂的应用价值,采用表面活性剂辅助的喷射结晶方法,以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,去离子水为非溶剂制备得到细化DAAF产品,研究了表面活性剂的种类和浓度、溶剂-非溶剂比例对细化DAAF的形貌、粒径和分散性的影响。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)表征了细化DAAF的形貌、晶体结构和热分解性能,并测试了细化DAAF的感度、真空安定性和冲击片起爆性能。结果表明:以PEG-400为表面活性剂,在其浓度为0.8 g·L-1,溶剂-非溶剂的体积比为1∶20时,可得到粒径分布均匀(180~220 nm),具有良好分散性的类球形DAAF;与原料相比,细化DAAF的热分解活化能显著升高了23.1 kJ·mol-1,冲击片起爆电流大幅度下降至2.1 kA,真空放气量、静电火花感度和热感度均有明显降低,具有更优的热稳定性、安全性以及冲击片起爆性能。

    • 微流控技术合成DAAF的工艺研究及性能表征

      2022, 30(4):349-355. DOI: 10.11943/CJEM2021295

      摘要 (492) HTML (272) PDF 4.44 M (4157) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善常规方法合成3,3′-二氨基-4,4′-氧化偶氮呋咱(DAAF)性能上存在的不足,拓宽DAAF的合成途径,设计了微流控反应系统,以3,4-二氨基呋咱(DAF)为主要原料,利用微流控技术合成了DAAF,并设计正交实验优化了合成工艺条件。在温度25 ℃,流速4 mL·min-1,出口结晶管长度5 m下合成了纯度为99.33%,收率为89.96%的DAAF。利用红外、核磁和元素分析表征了合成产物的结构,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热分析仪(DSC/TG)以及机械感度进行表征。结果表明:DAAF呈团簇花球状,平均粒径为5.36 µm;微流控技术合成对DAAF晶体结构无影响;在10 ℃·min-1的升温速率下,其热分解峰温为262.36 ℃,热分解过程质量损失为82.79%;机械感度测试结果表明,其撞击感度为90 J,摩擦感度为0%。与常规方法合成的DAAF相比,其平均粒径减小7.36 µm,粒度分布均匀且粒径分布范围变窄,晶体结构未变化,热分解峰温提前9.57 ℃,热分解过程质量损失降低6.99%,撞击感度提高5 J,安全性能有所提高。

    • 激光敏感型含能配合物类起爆药研究进展

      2022, 30(4):385-395. DOI: 10.11943/CJEM2021240

      摘要 (677) HTML (254) PDF 1.90 M (7438) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光起爆作为一种新兴的起爆技术,可以有效解决传统起爆方式中存在的如杂散电流干扰等安全问题。激光敏感起爆药作为激光起爆序列中的能量输出载体,是激光起爆系统的重要组成部分。目前配合物类激光敏感起爆药已成为研究热点之一。概述了以链状含氮化合物、三唑、四唑、四嗪类化合物为配体的含能配合物的合成和激光起爆性能方面的发展现状,分析了各类药剂的优点以及存在的问题,总结了部分激光起爆机理,并对未来新型激光起爆药研发进行了展望,指出开发新型富氮配体仍是激光敏感型含能配合物类起爆药未来研究的重要方向。

    • 两种乙二胺碘酸盐的制备与性能

      2022, 30(4):309-315. DOI: 10.11943/CJEM2021322

      摘要 (387) HTML (311) PDF 1.25 M (6140) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索具有合成简单且能量水平较高的有机胺含氧酸盐,选取碘酸和乙二胺合成了两种含能化合物,分别为乙二胺二碘酸盐和乙二胺六碘酸盐,测定了化合物的单晶结构。利用X-射线衍射仪、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪和热重分析仪对样品进行了结构表征和热分解性能分析,并在8#工业雷管中作为主装药进行了轴向输出实验以及松装条件下的燃烧实验。结果表明,乙二胺二碘酸盐属于正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数为a=7.4427 Å,b=6.7418 Å,c=18.2884 Å,Z=8,F(000)=760,Dc=2.982 g·cm-3,分解温度为185.18 ℃,做主装药时能够使5 mm铅板贯穿。乙二胺六碘酸盐为乙二胺二碘酸盐和碘酸的共晶化合物,属于单斜晶系,P21/c间群,晶胞参数为a=7.2350 Å,b=18.498 Å,c=7.5494 Å,β=107.947°,Z=4,F(000)=996,Dc=3.840 g·cm-3,两个放热分解峰为179.48 ℃和356.87 ℃,做主装药时不能使5 mm铅板贯穿,但其与质量分数为10%的纳米铝粉混合后,则能将5 mm的铅板贯穿。乙二胺二碘酸盐和加入质量分数为10%铝粉的乙二胺六碘酸盐燃烧时均能产生紫色的烟雾,乙二胺二碘酸盐可以作为一种单质紫色发烟剂。

    • [1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡嗪-5,6-(1H,3H)-二酮及其含能盐的合成及性能

      2022, 30(3):236-241. DOI: 10.11943/CJEM2021195

      摘要 (394) HTML (167) PDF 942.52 K (2433) 评论 (0) 收藏

      摘要:以3,4-二氨基呋咱和草酸为原料经酰胺缩合反应一步法直接合成了[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡嗪-5,6-(1H,3H)-二酮(1),并进一步与碱反应合成了该化合物的离子盐2~5。通过红外、核磁共振氢谱和碳谱对化合物1~5进行了结构表征;并通过X-射线单晶衍射对化合物15的单晶结构进一步表征;利用差示扫描量热法(DSC)研究了化合物1~5的热行为,化合物1~5的热分解温度在210.5~313.5 ℃之间;采用Gaussian 09程序和Explo 5(v. 6.01)评估了化合物1~5的爆轰性能,计算爆速在7327~8555 m·s-1之间,爆压在20.5~30.6 GPa范围内;利用BAM感度测试仪进行感度测试,化合物1的撞击感度为27 J,摩擦感度为280 N,其胺盐、肼盐、羟胺盐的撞击感度均大于40 J,摩擦感度均为360 N,钠盐的撞击感度为7 J,摩擦感度为120 N。其中肼盐和羟胺盐有望作为新型的高能低感含能材料。

    • FOX-7合成过程中水解反应的热危险性及反应动力学

      2022, 30(3):250-255. DOI: 10.11943/CJEM2021196

      摘要 (339) HTML (248) PDF 644.41 K (3874) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用反应量热仪(RC1),测定了以2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基-2H-嘧啶-4,6-二酮(TNMPO)为原料,经水解反应制备FOX-7工艺的热流曲线,对水解反应的工艺热危险性进行了分析,采用定温实验,利用n级反应动力学方程对不同温度下的水解反应速率进行了拟合,进而获得了水解反应的表观反应动力学参数。结果显示,20 ℃条件下,TNMPO水解制备FOX-7反应的摩尔生成焓为-46.563 kJ∙mol-1,绝热温升为9.1 K。若水解反应发生失控,反应体系可到达的最高温度(MTSR)为29.1 ℃。对2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基-2H-嘧啶-4,6-二酮(TNMPO)的反应级数为0.9317,表观活化能Ea为73.2 kJ∙mol-1,指前因子A为5.03×109 s-1

    • 3,5-二氨基-4-硝基吡唑五唑新型含能离子盐合成和性能

      2022, 30(3):222-227. DOI: 10.11943/CJEM2021325

      摘要 (564) HTML (312) PDF 1.26 M (5728) 评论 (0) 收藏

      摘要:以五唑钠盐为原料,与3,5-二氨基-4-硝基吡唑盐酸盐进行复分解反应合成了一种新型五唑非金属盐——3,5-二氨基-4-硝基吡唑五唑盐(3),并采用核磁共振(NMR)、X-射线单晶衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(IR)和元素分析(EA)等分析手段对化合物3进行结构表征;利用差示扫描量热(DSC)和热重(TG)方法研究了化合物3的热分解过程,其初始分解温度为119.5 ℃,优于DABTT2+(N5-2、GU+N5-和AG+N5-等大部分的五唑非金属盐,并采用Kissinger和Ozawa方法计算其表观活化能;基于实测密度(1.71 g·cm-3)和计算生成焓(503.3 kJ·mol-1),采用Explo5 V6.05.02软件计算化合物3的爆速和爆压分别为8483 m·s-1和26.4 GPa;采用BAM法测得化合物3的撞击感度和摩擦感度分别为10 J和216 N。

    • 含能配位化合物的研究进展及其应用

      2022, 30(3):276-288. DOI: 10.11943/CJEM2021118

      摘要 (819) HTML (528) PDF 2.02 M (8337) 评论 (0) 收藏

      摘要:含能配位化合物(Energy Coordination Compound, ECC)具有不同金属元素与配体之间配位方式多样化的特点,预期可获得性能可调控的含能材料,因此成为近十几年来的研究热点之一。本文综述了不同配体组装ECC的方式和类型,ECC及其功能材料在作为起爆药、推进剂催化剂、铝热剂的可燃剂和氧化剂、烟火着色剂方面的应用。结果表明,不同的金属离子与富氮配体配位后形成的含能配合物在作为新型含能材料领域确实表现出巨大潜力,而且改变配体类型和个数能满足能量、感度等性能方面的要求。本文总结ECC合成规律并对未来如何在提升能量特性以及扩大应用方面进行了展望。

    • NTO·(3,5-DATr)含能离子盐和NTO/IMZ含能共晶的制备、晶体结构及性能

      2022, 30(2):111-120. DOI: 10.11943/CJEM2021094

      摘要 (532) HTML (302) PDF 1.52 M (5567) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善钝感炸药3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的酸性,将NTO分别与3,5-二氨基-1,2,4-三唑(3,5-DATr)、咪唑(IMZ)反应,制备得到了NTO·(3,5-DATr)含能离子盐()和NTO/IMZ含能共晶()。通过溶剂挥发法培养得到了单晶,利用X-射线单晶衍射仪确定了其晶体结构。晶体属于单斜晶系,空间群为P21/cMr=229.19,晶胞参数a=3.5687(7) Å,b=17.245(3) Å,c=14.655(3) Å,β=93.79(3),V=899.9(3) Å3Z=4,Dc=1.692 g·cm-3;晶体属于正交晶系,空间群为PbcnMr=207.17,晶胞参数a=16.9398(16) Å,b=5.6802(5) Å,c=17.9111(19) Å,V=1723.4(3)Å3Z=4,Dc=1.597 g·cm-3。采用差示扫描量热法(DSC)和热失重法(TG)研究了其热分解行为,结果表明二者均具有良好的热稳定性。运用Gaussian 09程序对化合物结构进行优化并计算其生成焓,用EXPLO 5软件对二者的爆速和爆压进行了评估(D=7662.3 m·s-1p=21.0 GPa;D=6490.2 m·s-1p=14.6 GPa)。采用BAM方法测试了其机械感度,结果表明,二者均对撞击和摩擦钝感(IS>40 J,FS>360 N)。利用pH计测试了化合物标样的pH值,在0.01 mol·L-1的标准溶液中NTO,的pH值分别为2.92(22.8 ℃), 4.10(22.7 ℃),4.98(22.8 ℃),表明盐和共晶的形成在一定程度上改善了NTO的酸性。

    • 五唑羟胺/盐酸羟胺共晶化合物的合成、晶体结构和性能

      2022, 30(2):96-102. DOI: 10.11943/CJEM2021282

      摘要 (969) HTML (482) PDF 1.29 M (7659) 评论 (0) 收藏

      摘要:以五唑银盐(或五唑羟胺盐)和盐酸羟胺为原料,设计并合成了一种新型的基于五唑阴离子的含能共晶化合物(NH3OH+N5-2·NH3OH+Cl-·H2O。采用单晶X-射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(IR)和元素分析对该化合物的结构进行了表征,晶体属于单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数为a=3.8390(6) Å,b=14.665(2) Å,c=21.975(3) Å,V=1236.4(3) Å3α=γ=90°,β=92.034(3)°,Z=1,Dc=1.589 g·cm-3。利用差示扫描量热仪(DSC)和热失重分析仪(TG)对(NH3OH+N5-2·NH3OH+Cl-·H2O的热稳定性进行了研究,结果显示其初始分解温度约为95.6 ℃,热稳定性良好。通过EXPLO5计算其爆速为8260 m·s-1,爆压为23.79 GPa。该共晶化合物具有较低的撞击和摩擦感度(IS>40 J;FS>360 N),盐酸羟胺的共结晶大大降低了NH3OH+N5-的机械感度。

    • 3,4-二氨基-5-(3,4-二氨基-1,2,4-三唑-5-基)-1,2,4-三唑及其含能离子盐的合成及性能

      2022, 30(2):103-110. DOI: 10.11943/CJEM2021223

      摘要 (546) HTML (242) PDF 1.39 M (3912) 评论 (0) 收藏

      摘要:以含能化合物3,4-二氨基-5-(3,4-二氨基-1,2,4-三唑-5-基)-1,2,4-三唑(化合物1)为有机碱,分别与高氯酸和硝酸进行中和反应,合成了两种具有高热稳定性的含能离子盐:3,4-二氨基-5-(3,4-二氨基-1,2,4-三唑-5-基)-1,2,4-三唑高氯酸盐(化合物2),3,4-二氨基-5-(3,4-二氨基-1,2,4-三唑-5-基)-1,2,4-三唑硝酸盐(化合物3)。首次培养了化合物23的单晶,并采用单晶X射线衍射进行晶体结构解析;化合物2的晶体结构中,每个阳离子和12个相邻的高氯酸根通过氢键作用相互连接,阳离子形成层状堆积,高氯酸根阴离子镶嵌在层与层之间;化合物3的晶体结构中,每个阳离子和10个相邻的硝酸根通过氢键作用相互连接,从而构筑化合物3的层状堆积结构。采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)研究了化合物23的热稳定性,化合物23具有超高的热稳定性,其热分解温度分别为338.3 ℃和289.8 ℃。此外,化合物2的理论爆速和比冲分别为8308 m·s-1和250.3 s,表现出优异的能量特征;化合物3具有优异的感度特性,其撞击感度和摩擦感度分别高于20 J和360 N。

    • 锆基非晶活性材料动态力学性能及本构关系

      2021, 29(12):1176-1181. DOI: 10.11943/CJEM2021068

      摘要 (352) HTML (246) PDF 1.76 M (2464) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得新型锆基非晶活性材料在动态加载条件下的力学性能及本构关系,采用压力渗透铸造法制备得到锆基非晶活性材料样品,借助分离式霍普金森压杆实验测量系统对其进行了不同应变率加载条件下的动态压缩实验,获得了应变率在300~1600 s-1范围内材料的应力-应变曲线,利用高速摄影观察记录了不同应变率条件下试件的破碎以及释能过程。结果表明:锆基非晶活性材料性能表现为脆性材料特征,应力-应变曲线不存在屈服阶段,且当应变率由947 s-1上升至1587 s-1时,材料抗压强度由2.71 GPa上升至2.78 GPa,增幅较小,约为2.6%,而断裂应变由0.032下降至0.028,下降12.5%;材料的破碎程度以及释能反应现象随应变率增加较为明显,当加载应变率较大时,材料破碎过程中存在应变软化现象;根据实验数据,拟合得到了锆基非晶活性材料断裂失效前的一维弹脆性损伤动态本构方程。

富氮杂环含能化合物的创制

年第卷第

当期目录


文章目录

过刊浏览

刊期浏览
本期排行

PDF下载排行

HTML阅读排行

摘要点击排行

引用排行