三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW·0.5H_2O)的合成及晶体结构

通过控制六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)的氢解程度,成功制备了其氢解反应过程中一个重要的中间体三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW),并对其单晶结构(TATBIW·0.5H_2O)进行了测定,它属三斜晶系,空间群为P-1,a=0.9893(2)nm,b=1.2624(3)nm,c=1.3396(3)nm;V=1.5963(6)nm3,Z=2,Dc=1.194g·cm-3,该化合物的单晶数据未见文献报道.TATBIW的制备有助于我们进一步了解HBIW的氢解反应机理,提高氢解产品得率.

一乙酰基三苯甲酰基二苄基六氮杂异伍兹烷亚硝化产物的分离和鉴定

采用硝酸 (65 % ) /亚硝酸钠体系对一乙酰基三苯甲酰基二苄基六氮杂异伍兹烷进行亚硝解 ,将两个苄基转换为亚硝基 ,得到了一乙酰基三苯甲酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷。采用薄层色谱 (TLC)及柱色谱方法 ,分离出产物中的两种副产物 ,结构鉴定表明 。

三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷的合成及性质

合成了六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)一次氢解产物中的主要杂质三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW),通过柱层析纯化得到纯度>99.99%的TATBIW,以纯度>99.99%的TATBIW进行二次氢解合成了三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷(TATFIW).采用Gaussian98软件包,在B3LYP/6-31G水平计算了TATFIW的分子结构、红外光谱以及热力学性质.计算的红外光谱与实验红外光谱比较,频率相对误差小于3%.结构分析表明:在硝硫混酸中硝化TATFIW制备六硝基六氮杂异伍兹烷时,主要杂质是五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷.

三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷分子结构理论研究

采用Gaussian 98软件包,在B3LYP/6—31G水平下,对三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷(TATFIW)的分子结构进行了全优化和频率计算,通过理论上对TATFIW的分子结构(键长、键角、二面角、电荷)的分析,知TATFIW存在分子内氢键,在硝硫混酸中硝解乙酰基易于离去,与实验吻合。文中给出了TATFIW的IR振动频率、强度计算值与实验值的对比,振动频率相对误差小于3.6%.

降低由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷制备的六硝基六氮杂异伍兹烷中杂质含量研究

由四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷 (TADBIW )制备六硝基六氮杂异伍兹烷 (HNIW ) ,产品为纯γ晶型 ,得率达 90 % ,纯度达 98%以上。其中 2 %杂质主要为五硝基—乙酰基六氮杂异伍兹烷(PNMAIW ) .根据薄层色谱 (TLC)和高效液相色谱 (HPLC)分析结果 ,研究了HNIW得率及其中PN

二乙酰基四苄基六氮杂异伍兹烷的合成及表征

研究了HB IW的氧化脱苄乙酰化反应,采用单电子氧化剂硝酸铈铵(Ⅳ)对六苄基六氮杂异伍兹烷(HB IW)进行氧化,制备出二乙酰基四苄基六氮杂异伍兹烷(DATB IW)。用FT-IR、M S、1HNM R对其结构进行了鉴定。推测了对HB IW的氧化-脱苄化作用过程机理。

纳米六硝基六氮杂异伍兹烷与三氨基三硝基苯含能复合物的制备及性能研究

为提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性能,通过一步球磨法制得CL-20与三氨基三硝基苯(CL-20/TATB)含能复合物。采用扫描电镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)对原料和含能复合物的性能进行表征,并进行撞击感度测试与分析。结果表明:制备的产物不是CL-20和TATB的简单物理混合,而是生成新的晶型;在SEM图中,与原料相比,CL-20/TATB含能复合物表面更加光滑,球形化效果明显,形貌呈规则的小颗粒状,粒度分布约在50~200 nm之间;在XRD图谱中,最终产物的主要衍射峰分布明显不同于原料和简单混合物的衍射峰,有新的衍射峰出现,说明最终产物中有新的晶型出现,同时由于粒径变小导致衍射峰谱带弥散且宽化;在CL-20/TATB含能复合物的FT-IR图中,由于CL-20(—NO 2或—CH)和TATB(—NO 2或—NH 2)之间的氢键作用,导致红外谱峰发生偏移;在DSC图中,CL-20/TATB含能复合物的放热峰比原料CL-20和原料TATB的都提前,说明CL-20/TATB含能复合物的热分解活性比原料CL-20和原料TATB有所增强;撞击感度测试中,CL-20/TATB含能复合物的特性落高比CL-20高62 cm,具有更好的撞击安全性能。

六苄基六氮杂异伍兹烷五种氢解脱苄化合物的合成及工业制备

综述了六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)五种氢解脱苄化合物的合成条件和工业制备工艺。这五种化合物是: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异伍兹烷(TADFIW)、四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)、四乙酰基二乙基六氮杂异伍兹烷(TADEIW)和六乙酰基六氮杂异伍兹烷(HAIW)。其中的TADBIW系由HBIW经一次氢解合成,其它四种都系由HBIW经两次氢解合成。HBIW的这五种氢解脱苄化合物均可经硝解合成六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)。另外,本文总结了HBIW及其五种氢解脱苄产物的红外、核磁和质谱数据及它们的基本性能参数。

TATBIW与TADBIW的氢解反应特性

研究了六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)的氢解不完全产物三乙酰基三苄基六氮杂异伍兹烷(TATBIW)对氢解产品四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)的二次氢解反应产生的影响。结果表明,TATBIW较TADBIW稳定性差,在甲酸介质中易于破笼,且易引起二次氢解催化剂中毒;但当催化剂用量加大到1%时,仍可得到TATBIW氢解完全的产物三乙酰基三甲酰基六氮杂异伍兹烷(TATFIW)。

基于纳米HNS及共晶技术高效降低CL-20感度的研究

以硬脂酸修饰的纳米六硝基茋(HNS)为表面活性剂,采用Pickering乳液法制备出CL-20-TNT共晶/HNS复合物(CL-20-TNT/HNS),并对其形貌、晶型、热分解性能和安全性能进行了表征。结果表明,Pickering乳液法制备的CL-20-TNT/HNS球形复合物粒径约为5μm,HNS均匀包覆在其表面;CL-20和TNT通过分子间相互作用形成了共晶;CL-20-TNT/HNS热分解峰温为251.5℃,较原料CL-20升高了8.1℃,其撞击感度H 50为68 cm,远高于原料CL-20和CL-20/TNT/HNS三者的机械混合物,较大幅度地提高了CL-20的安全性能。采用的Pickering乳液法中基本不含非含能组分,与以非含能材料(如吐温、司班等)为表面活性剂制备的复合物相比,未降低CL-20-TNT共晶/HNS复合物的能量。

TATB对CL-20降感研究

用TATB对CL 20进行了降感研究,考察TATB含量和TATB粒径及CL 20粒径对CL 20感度的影响。结果表明:CL 20的粒径越大,TATB粒径越小,降感作用越明显。并对TATB的降感机理进行了探索,得出降感机理为TATB包覆在CL 20上,形成一层包覆层,使CL 20不直接暴露在外,而起到降感作用。

PBT与高能氧化剂的相互作用的热分析法研究

用高压差示扫描量热法(PDSC)和热重-微商热重法(TG-DTG),研究了PBT与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间的相互作用。结果表明,CL-20受到PBT的促进而提前分解,PBT/CL-20中CL-20的分解峰温比CL-20单组分提前了33.7℃,一部分PBT因受到CL-20和(或)其分解产物的作用也提前分解。PBT大分子对DNTF和TNAZ的气化起到抑制作用,并使其分解放热反应大幅提前近100℃,同时,DNTF和TNAZ气相产物对PBT的分解也有促进作用。除了PBT对ADN产物AN的升华过程有抑制外,PBT和ADN及其凝聚相产物之间的相互作用较小,但ADN的气相产物对PBT和ADN都有一定的影响。

TATB/CL-20复合装药结构的3D打印成型技术

为了提高装药的能量和安全性,设计了3种新型复合装药结构,分别为轴向多层结构、径向多层结构和轴向/径向复合结构。采用具有高能量密度的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)和高安全性的三氨基三硝基苯(TATB),以缩水叠氮甘油聚醚(GAP)和多异氰酸酯(N?100)为黏结剂体系构成CL?20/GAP/N?100和TATB/GAP/N?100两种炸药体系配方,并通过3D打印技术将TATB和CL?20两种炸药体系构筑成3种不同的新型复合装药结构。研究了含能体系的黏结剂含量和3D打印工艺参数(打印速率以及打印针头口径)对装药微观结构的影响,确定了合适的打印成型工艺,当黏结剂含量为20%时,采用3 mm·s-1的打印速度和口径为0.25 mm的针头进行打印能得到结构稳定的装药。采用GJB772A-1997方法601.2测试了3种复合装药结构的撞击感度,结果表明,轴向/径向复合多层装药结构(CL?20质量占比90%)的特性落高达到72.00 cm,比同质量的CL?20装药提高了3.14倍。

微纳米CL-20颗粒级配对低共熔DNAN/TNT基熔铸炸药性能的影响

为了获得高能高强熔铸炸药,以2,4?二硝基苯甲醚(DNAN)和三硝基甲苯(TNT)为低共熔载体,六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)为高能组分,采用浇铸成型工艺,成功制备了CL?20/DNAN/TNT熔铸炸药。研究了微纳米CL?20颗粒级配以及N?甲基?4?硝基苯胺、三?(2?氯乙基)磷酸酯、邻苯二酚三种功能助剂对CL?20/DNAN/TNT熔铸炸药性能的影响。对制备的CL?20基熔铸炸药分别进行了扫描电子显微镜(SEM)、粘度、密度及均一性、X射线衍射(XRD)、机械感度、力学性能以及爆速等分析测试。结果表明,当原料粗颗粒CL?20和100 nm CL?20的质量比为70:30,添加0.5%三?(2?氯乙基)磷酸酯时,制备的熔铸炸药表面光滑,内部无明显缺陷,密度均一性好,与只含有粗颗粒CL?20的熔铸炸药相比,其撞击感度降低了32.7%,摩擦感度降低了57.1%,抗压强度从7.93 MPa提高到33.74 MPa,抗拉强度从3.48 MPa提高到4.94 MPa,爆速从8188 m·s-1提高到8225 m·s-1。

CL-20/RDX共晶炸药的制备与性能测试

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷/环三亚甲基三硝胺(CL-20/RDX)共晶炸药的性能,采用喷雾干燥法制备了质量比为1∶1的CL-20/RDX共晶炸药;通过扫描电镜(SEM)观察了共晶炸药的形貌;采用粉末X-射线衍射法与红外光谱法测试了共晶炸药的结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了共晶炸药的热性能;通过感度实验分别测试了共晶炸药的撞击感度与摩擦感度。结果表明,CL-20/RDX共晶呈球形,粒径在1~5μm;CL-20/RDX共晶的衍射图与CL-20和RDX的衍射图均不完全相同,衍射峰有明显的位移;CL-20/RDX共晶炸药的热分解温度为222.8℃,比CL-20低30℃左右,比RDX低20℃左右,说明共晶的生成对其热性能有较大影响;CL-20/RDX共晶炸药的撞击感度为76%,特性落高为26.9cm,摩擦感度为64%,其机械感度较CL-20有大幅降低,表明共晶炸药的感度显著降低,安全性能得到明显提高,进一步说明共晶在含能材料改性和降感方面的优势。

黏结剂PLA,PCL及其共聚物与CL-20/TNT共晶黏结性能的分子动力学模拟

运用分子动力学(MD)模拟方法,对绿色黏结剂聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)和聚乳酸-己内酯共聚物(P(LA-co-CL))在六硝基六氮杂异伍兹烷/三硝基甲苯(CL-20/TNT)炸药共晶4个晶面(001),(100),(010) H和(010) T上的黏结性能进行了计算研究.对高聚物PLA,PCL和P(LA-co-CL)的密度、体积和玻璃化转变温度进行模拟以验证力场的适用性,结果显示,计算值与实验值吻合较好.分子动力学模拟计算结果表明,组成界面的晶面和高分子极性较高时,润湿性能明显较好;对相关函数计算发现,晶面和黏结剂之间H-O原子对在0. 5 nm范围内数量明显增多.对于极性最小的PCL,在所有晶面上的润湿性能都明显降低.