新型含能材料FOX-12性能研究

研究了N 脒基脲二硝酰胺盐(FOX 12)性能,FOX 12不溶于冷水,结晶密度1.755g/cm3,燃烧热1483.98kJ/mol,分解温度218.41℃,感度低,热安定性好。FOX 12相容性较好,能和HMX、RDX等火炸药常用组分相容。

CuO/CNTs复合催化剂的制备及对FOX-12热分解的催化性能

以醋酸铜和碳纳米管为原料,采用溶胶浸渍法在常压低温（100℃）下制备出CuO/CNTs复合催化剂,采用XRD、TEM、ICP等对催化剂进行表征,并用DSC研究催化剂对FOX-12热分解特性的影响。TEM结果表明,纳米CuO以8-10 nm的椭球形粒子和宽度为5 nm、长度为50 nm的棒状粒子2种形态附着在碳纳米管表面。催化剂使FOX-12分解峰温降低、放热量增加、表观活化能降低,表现出良好的催化性能。当FOX-12与催化剂以质量比5：1混合时,FOX-12热分解峰温降低了20.3℃,ΔH增加了332 J/g。

SnO_2-Cu_2O/CNTs复合催化剂的制备及对FOX-12热分解的催化性能

以氯化铜、四氯化锡和碳纳米管为原料,采用浸渍法和液相化学沉积法相结合制得SnO2-Cu2O/CNTs复合催化剂,采用XRD、SEM、TEM、EDS等对催化剂进行表征,并用DSC研究催化剂对FOX-12热分解特性的影响。结果表明,纳米金属氧化物以5-10 nm的球形颗粒形态附着在碳纳米管表面,分散较均匀。催化剂使N-脒基脲二硝酰胺盐（FOX-12）的分解峰温降低,放热量增加,表面活化能降低,表现出良好的催化效果。当FOX-12与催化剂质量比5∶1混合时,FOX-12的分解峰温降低18.08℃,放热量增加148 J/g。

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)。

N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的合成与表征

以二硝酰胺铵(ADN)和双氰胺为原材料经过一系列反应,制备出新型有机二硝酰胺盐-N 脒基脲二硝酰胺盐(FOX 12),并鉴定了其结构,测定了其熔点、感度、吸湿性等性能。

含CL-20、DNTF和FOX-12的CM DB推进剂的热分解

用PDSC研究了添加CL-20(或DNTF或FOX-12)的改性双基推进剂的热分解行为。发现PDSC曲线中CL-20、DNTF推进剂有两个放热峰,第一个为双基黏结剂的分解峰,第二个为CL-20或DNTF的分解峰。FOX-12改性双基推进剂只有一个分解峰,表明FOX-12和双基黏结剂(NC、NG等组分)一起分解。

含FOX-12的高燃速HTPB推进剂性能

为降低高燃速HTPB推进剂的感度,探讨了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)对该推进剂能量性能、燃烧性能和安全性能的影响。结果表明,FOX-12使推进剂的燃温(Tc)、平均相对分子质量(M—)和爆热(Qv)均降低,但对推进剂比冲(Isp)的影响较小,FOX-12含量为5%时,Isp降低约0.458%。随FOX-12含量增加,相同压力下的推进剂燃速降低,但推进剂摩擦感度、撞击感度和静电火花感度均逐步降低;当FOX-12含量为5%,在4～10 MPa下,推进剂燃速的降幅最大为4.75%,而摩擦感度由96%降至68%。由于FOX-12的真空安定性差于AP,含FOX-12推进剂的热安定性降低,但能满足应用要求。FOX-12的氧平衡为负,这可能使推进剂氧化性分解产物与HTPB粘合剂、Al等组分的反应速率降低,促使推进剂耐烤燃的性能增强。总之,FOX-12能显著提高高燃速HTPB推进剂的应用安全性。

高效液相色谱法测定FOX-12的纯度

通过优化色谱条件,建立了FOX-12纯度的高效液相色谱分析方法。采用C18反相色谱柱(5μm,250mm×4.6mm)分离样品,柱温为50℃,二元流动相乙腈-水体积比为60∶40,流速为0.8mL/min。结果表明,检测波长为280nm,在0.000 2～0.002g/mL范围内线性良好,线性相关系数为0.999 6,该法标准偏差为0.16,变异系数为0.68%,平均回收率为94.78%～97.53%,方法灵敏、准确,可用于FOX-12产品纯度分析。

一种含FOX-12的低敏感发射药性能研究

为了研究单质炸药FOX-12在发射药中的应用,采用溶剂法制备了三种不同FOX-12含量的发射药;采用DSC对发射药与FOX-12单体进行了分析对比,并进行了密闭爆发器试验;试验结果表明:通过DSC曲线分析,FOX-12发射药热分解温度与FOX-12单体本身热分解温度有关,随着配方中FOX-12含量的增加FOX-12发射药热分解温度增高;通过静态试验分析出FOX-12发射药燃烧稳定,随着配方中FOX-12含量的增加燃速较快;FOX-12-3发射药在高、低、常温下燃烧稳定,低温没有出现碎裂现象。

FOX-12制备过程的反应机理及动力学

采用量子化学计算方法,在B3LYP/6-311G（d,p）水平上研究了N-脒基脲二硝基酰胺盐（FOX-12）制备过程的反应机理.优化得到了反应势能面上各稳定点的几何构型,通过内禀反应坐标（IRC）确认了反应物、中间体、过渡态及产物之间的相关性.为了得到更可靠的反应能量和势能面信息,进一步在MP2/6-311＋＋G（3df,3pd）水平上对得到的构型进行能量校正,结果表明,先取代磺酸基通道（A1）和先取代氢通道（B）都能生成二硝基酰胺酸（HDN）,其中通道A为主反应通道;HDN可以通过HDN→FOX-12与HDN→ADN→FOX-12两种途径转化为目标产物FOX-12,而第2种途径为较优途径.应用经典过渡态理论（TST）与变分过渡态理论（CVT）以及小曲率隧道效应模型校正的变分过渡态理论（CVT/SCT）计算了在200~400 K范围内各反应通道相关基元反应的速率常数,提供了在上述温度区间内的三参数Arrhenius关系式。

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

采用DSC-TG、密闭爆发器、中止燃烧试验装置,研究了含N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的硝胺发射药的热分解和燃烧特性。结果表明:该硝胺发射药中的NC-NG体系和FOX-12一起开始分解,加入FOX-12使硝胺发射药的燃速压力指数降低,其值小于1,随着FOX-12含量的增加,硝胺发射药的压力指数在低压段(10～20 MPa)降低幅度大于中高压段(40～240 MPa)的幅度。

瑞典全面评价FOX-12的钝感应用

瑞典EUB公司现在可以商业供应粒径从20μm到400μm的Class1、Class2、Class4和发射药级四种类型的钝感高能炸药FOX-12，为了更好地应用,瑞典国防研究所（FOI）近来通过毒性实验、环境实验、热性能试验、感度（机械感度和冲击波感度）试验、相容性试验和爆轰性能试验全面评价了FOX-12,结果都肯定了FOX-2的钝感应用.

不敏感含能化合物合成最新研究进展

综述了国内外近10年来报道的4类26种综合性能优异的不敏感含能化合物的合成及性能(熔点、热分解温度、密度、生成焓、撞击感度、爆速和爆压等)研究进展,包括FOX-7、LLM-105等6种分子内氢键类不敏感含能化合物;TACOT、TNPCOT等3种分子内盐类不敏感含能化合物;MTNI、DAAF等4种氮杂芳环类不敏感含能化合物;HATO、FOX-12等13种含能离子盐类不敏感含能化合物。指出不敏感含能离子盐是一类具有广泛应用前景的不敏感含能化合物的种类。不敏感含能化合物的重点发展方向是加强分子结构与性能关系研究、应用基础性能研究以及发展便捷高效绿色的合成方法。附参考文献49篇。

N-脒基脲二硝酰胺盐晶体形貌的分子动力学研究

采用分子动力学方法,在正侧(NVT)系综下研究了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)在溶剂中的晶体形貌.通过构建溶剂分子层-晶面的界面吸附模型模拟其动力学平衡构型,计算溶剂与晶体表面间的结合能,进而对真空附着能进行修正并获得溶剂条件下的晶貌.使用自然冷却法在水和水/甲醇中培养FOX-12晶体并利用扫描电子显微镜进行了表征.结果表明,在真空条件下决定FOX-12晶貌的6个重要晶面为(110),(200),(201),(011),(002)和(111);FOX-12在水溶液条件下的主要晶面为(110)和(011),在水/甲醇溶液条件下的主要晶面为(200)和(011),预测的晶体形貌与实验结果相吻合.对水分子和FOX-12的(110)面间的径向分布函数进行了计算,分析了水分子和晶面间的分子间作用力.

ADN的制备及其在单元推进剂中的应用

简单回顾了二硝酰胺铵(ADN)的传统制备方法,详细叙述了混酸硝化中和法、FOX–12(N–脒基脲二硝酰胺盐)两步法、FOX–12一步法制备ADN。FOX–12一步法工艺步骤少,减少了副产物量,且不含钾离子,大批量生产可有效降低ADN成本。最后介绍了ADN基单元推进剂国内外最新应用情况。