含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)推进剂的能量特性

利用国军标方法及CAD系统软件,在标准条件(pe/pc=70∶1)下,计算了含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的各类推进剂的能量特性,结果表明DNTF的单元推进剂比冲为2696.4N.s.kg-1,比CL-20单元推进剂的理论比冲还高31.1N.s.kg-1;用DNTF取代丁羟推进剂、改性双基推进剂以及GAP推进剂中的RDX或AP可以提高相应推进剂的理论比冲和特征速度。由于DNTF不含氯元素,且摩擦感度比RDX低得多,因此将DNTF引入推进剂中对提高推进剂的综合性能是有益的。

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的密度泛函理论研究(英文)

运用密度泛函理论(DFT)B 3LYP/6-31+G(d)方法对3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱进行了结构优化,得到其稳定构型。通过对其优化构型及自然原子电荷分析,证明O 14原子对DNTF的结构和性质的影响最大。IR振动光谱和NM R化学位移的计算值和理论值吻合得较好。化合物前线轨道组成分析表明,最高占据轨道(HOM O)主要由C(7)s,C(2)s,C(3)s,C(6)s,C(6)p,O(14)p和C(2)p构成,最低未占据轨道(LUM O)主要由C(7)s,C(16)s,C(7)p和N(11)p构成。

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的研究进展

对新一代高能量密度化合物3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的物理化学性能、热分解性能等进行了评述,其物理化学性能表明,DNTF的综合性能优于HMX;热分解特性表明,DNTF具有较好的热稳定性,常用的铅盐、铜盐均能催化DNTF的热分解。同时,对DNTF在高能混合炸药、改性双基推进剂等方面的应用研究进行了综述,从能量性能,安定性和安全性能上分析了其在改性双基推进剂中应用的可行性,并指出了目前DNTF-CMDB推进剂存在的问题。

高能量密度材料3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱性能及应用研究

3 ,4 二硝基呋咱基氧化呋咱 (DNTF)是一种新型高能量密度材料 ,通过对其理化、爆轰性能研究 ,证明其各项性能优于奥克托今 (HMX)而接近六硝基六氮杂异全兹烷 (CL - 2 0 ) .DNTF能量高、熔点低、热安定性良好、感度适中 ,适于在推进剂、战斗部装药及爆炸网络中应用。另外 ,DNTF能与梯恩梯 (TNT)形成低共熔物 ,可以调配成不同熔点、不同能量要求的液相载体 。

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱的晶体结构

从丙酮-水混合溶剂中培养得到了3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)单晶,用X-射线单晶分析、元素分析以及红外光谱分析对DNTF的分子结构进行了表征。结果表明,DNTF的分子式为C6N8O8,分子量为312.14,晶体属于正交晶系,P2.2.2空间群;晶体学参数如下:a=1.0746(7)nm,b=1.5099(10)nm,c=0.6596(4)nm;V=1.0702(1)nm3;Z=4;Dc=1.937g/cm3;μ=0.182mm-1;F(000)=624。最终的偏差因子R1=0.038。

4,6-二硝基苯并氧化呋咱的制备、晶体结构及热分解机理

通过 2 ,4,6 三硝基叠氮苯 (TNAB)在冰醋酸中的关环反应 ,制备了 4,6 二硝基苯并氧化呋咱 (DNBF)、并培养出了DNBF的单晶 .利用X射线单晶衍射、元素分析和红外光谱对其进行了结构表征 .测试结果表明 :DNBF晶体属单斜晶系 ,空间群为P2 1 ,a =0 740 8( 2 )nm ,b =0 6185 ( 1)nm ,c =0 9796( 2 )nm ,β =10 7 99( 2 )° ,V =0 42 69( 16)nm3 ,Z =2 ,Dc=1 75 9g·cm-3 ,F( 0 0 0 ) =2 2 8,μ(MoKα) =0 161mm-1 ,R1 =0 0 483 ,wR2 =0 12 40 ,DNBF分子呈平面构型 ,其晶体为层状晶体 .用TG DTG和DSC研究了DNBF的热分解过程 ,在 5K·min-1 的升温条件下 ,其熔点为 173℃ ,在 2 0 6～ 2 46℃之间发生剧烈分解反应 ,至 42

3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱的比热容、热力学性质、绝热至爆时间及热感度概率密度分布

应用Micro-DSCm微热量仪对3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）进行比热容测定，得到了DNTF比热容随温度变化的线性方程定压cp=0．31064＋2．109×10^-3T（285K〈T〈345K），298．15K时DNTF的标准摩尔比热容为293．10J／（mol·K）．运用Gaussian 98W程序的DFT—RB3LYP／6—31＋G（d）方法对DNTF在285～345K的温度范围内进行了比热容理论计算．用测得的比热容方程计算了298．15K为基础的DNTF的热力学函数，得到了绝热条件下DNTF的绝热至爆时间为103．7s．推导了含能材料热感度概率密度函数的表达式，构建了DNTF的热感度概率密度分布图．

含二硝基偶氮氧化呋咱推进剂的能量特性研究

二硝基偶氮氧化呋咱 ( DNAF)是一种新型高能氧化剂。采用最小自由能方法研究了 DNAF的能量特性 ,结果显示 :DNAF单元推进剂比冲 2 692 .72 N· s· kg- 1 ,比黑索今高 75.8N· s· kg- 1 ,比六硝基六氮杂异伍兹烷高 1 9.5N· s· kg- 1 ;HTPB/DNAF/Al组成推进剂的比冲可达 2 81 0 N·s·kg- 1 ;DNAF分别与 GAP和 HTPB组成的无烟推进剂的比冲分别高达 2 763N· s·kg- 1和 2 72 5N·s·kg- 1。并绘制了等性能三角图和三维立体图 ,可形象直观地看出这类推进剂的比冲。

3,3′-二硝基-4,4′-偶氮氧化呋咱的合成及性能

以丙二酸单酰肼单钾盐为原材料,经硝化和亚硝化反应"一锅法"合成了4-氨基-3-叠氮羰基氧化呋咱(AN-FO),然后通过ANFO合成出3,3′-二氨基-4,4′-偶氮氧化呋咱(DAAFO),DAAFO在双氧水/浓硫酸溶液中氧化为DNAFO。用元素分析、IR、MS和DSC-TG对其结构进行了表征。结果表明,丙二酸单肼单钾盐在25～30℃硝化30min,然后在-22±2℃亚硝化60min,生成3,4-二叠氮羰基氧化呋咱(AAF)。AAF在80℃环氧六烷/水溶液中异构化重排得到ANFO,DAAFO在30℃经硝酸/硫酸氧化转化为DNAFO。DNAFO的密度为2.002g/cm3,生成焓为640.30kJ/mol。

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱在N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亚砜中的溶解行为(英文)

在常压、298.15K条件下,用RD 496-2000微热量仪分别测量3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)在N-甲基-2-吡咯烷酮(NM P)和二甲基亚砜(DM SO)中的溶解焓,得到DNTF在不同溶剂中的微分溶解热和积分溶解热,建立了热量与溶质的量之间的关系式。对于DNTF,在NM P中描述溶解过程的动力学方程为d/αdt=1-0 3.81(1-α)1.19;在DM SO中,描述溶解过程的动力学方程为dα/dt=10-3.91(1-α)0.88。

3,3′-二硝基氧化偶氮呋咱的合成及性能

以 3,4 -二氨基呋咱为起始原料合成无氢含能化合物 3,3′-二硝基氧化偶氮呋咱 (DNOAF) ,利用 IR、NMR、MS和元素分析鉴定了其结构。通过计算得出 ,DNOAF的标准生成焓为 6 4 0 k J/mol,爆速 D=9390 m/s,爆压 PCJ=4 0 .5 GPa。按照以 2 0 % DNOAF取代NEPE推进剂中的 HMX计算 ,复合推进剂的比冲为 2 6 9.2 s-1(以 HNIW取代则为 2 6 8.7s-1)。

7-氯-4,6-二硝基苯并氧化呋咱的合成与表征

以2-硝基-4-氯苯胺为原料,经氧化、环化、硝化,重排得7-氯-4,6-二硝基苯并氧化呋咱;用元素分析、核磁共振、红外光谱表征了其结构;研究了硝化反应温度和5-氯-苯并氧化呋咱与硝酸摩尔比对得率的影响。得出最佳硝化反应条件为:反应温度60℃,5-氯苯并氧化呋咱与硝酸的摩尔比为1∶10,得率为39%。

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱冷却结晶动力学

采用间歇结晶器对3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)在V(乙酸)∶V(水)=7∶3的混合溶液中的冷却结晶动力学进行研究。以粒数衡算方程为基础,利用最小二乘法对实验数据进行多元线性回归,确定DNTF冷却结晶的成核和生长速率方程。结果表明,DNTF晶体的生长、成核速率相对于过饱和度的指数分别为3.83和1.3,说明增加系统的过饱和度能同时增加晶体的成核和生长速率,但生长速率增加更快;晶体成核速率对于悬浮粒子密度的指数高达2.14,说明随晶浆悬浮粒子密度的增加,晶体成核速率会显著上升而生长速率不变,这将不利于晶体的长大。

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱的结晶热力学

在大气压力及298.15～338.15K 下采用激光动态法测定了3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）在不同体积比的乙酸-水混合溶剂中的溶解度,用Apelblat和（CNIBS）/Redlich-Kister经验模型对溶解度数据进行拟合,根据溶解度实验数据估算了DNTF的标准溶解焓、标准溶解熵、标准吉布斯自由能、固-液表面张力以及表面熵因子.通过测定DNTF在乙酸-水混合溶剂中的超溶解度,得到DNTF的冷却结晶介稳区,探讨了溶剂组成和温度对溶解度的影响.结果表明,用Apelblat模型和（CNIBS）/Redlich-Kister模型计算的溶解度值与实验值的平均相对误差分别为1.698%和3.001%;DNTF在乙酸-水溶液中的溶解度随温度的升高和乙酸含量的增加而增大;介稳区宽度随温度的增加而变宽,随乙酸含量的增大而变窄.

高能量密度材料二硝基氧化偶氮呋咱的合成研究

由乙二醛出发 ,经过中间体二氨基呋咱 (DAF) ,再在过氧化氢和浓硫酸的氧化体系下 ,合成含能化合物二氨基氧化偶氮呋咱 (DAAF)。DAAF再进一步氧化即生成高能量密度材料二硝基氧化偶氮呋咱 (DNOAF) ,总得率为 11%。

3,4-双(3,′5′-二硝基苯-1′-基)氧化呋咱的合成

设计并合成了新化合物3,4-双(3,′5′-二硝基苯-1′-基)氧化呋咱(4)。以苯甲腈为起始原料,经加成、重氮化、分子间二聚得到3,4-二苯基氧化呋咱(3),3经HNO3/H2SO4硝化合成了4,其结构经1H NMR,IR和元素分析表征;初步考察了加成、重氮化、缩合环化、硝化等反应的主要影响因素,确定了适宜的反应条件。

3,4-二(硝基呋咱基)氧化呋咱的晶体结构研究(英文)

在丙酮中培养出了3,4-二(硝基呋咱基)氧化呋咱(BNFF)的单晶。用单晶X射线衍射、元素分析、红外、质谱和13C核磁共振谱对其结构进行了表征。测试结果表明:BNFF晶体属正交晶系,空间群P212121。主要晶体学参数为:a=0.6794(3)nm,b=1.0755(5)nm,c=1.5137(4)nm,V=1.1060(7)nm3,Mr=312.14,Z=4,Dx=1.874 g.cm-3,Dc=1.875 g.cm-3,F(000)=624,μ(MoKα)=0.176 mm-1,R1=0.0757,wR2=0.1206。BNFF分子中三个五员呋咱环分别处于3个不同的面中,在空间呈椅型结构,三环面扭曲,面间夹角为62.16(0.29)°和25.67(0.36)

4,6-二硝基苯并氧化呋咱钠盐的合成表征

以苦基氯为初始原料,经过叠氮化,脱氮环化合成4,6-二硝基苯并氧化呋咱。4,6-二硝基苯并氧化呋咱与无机钠盐反应合成其钠盐。通过红外图谱、1 H-NMR、13 C-NMR、元素分析、有机质谱等分析对其结构进行了表征。综述分析上述分析数据并通过C-H相关二维谱的分析基本确定了4,6-二硝基呋咱钠盐的结构为7-羟基-4,6-二硝基苯并氧化呋咱钠。

4，6－二硝基苯并氧化呋咱的合成

采用新的合成方法，以苦基氯为原料，经过叠氮化和脱氮环化反应，合成了苯并氧化呋咱化合物。对其结构作了理论分析和实验鉴定，认为该化合物具有杂芳结构。

3,4-双(3＇,5＇-二硝基苯-1＇-基)氧化呋咱的热行为和非等温热分解动力学研究(英文)

为了评价含能材料3,4-双(3',5'-二硝基苯-1'-基)氧化呋咱(BDPF)的热稳定性和安全性,采用DSC、PDSC和TG/DTG方法对其进行了热行为及非等温热分解动力学研究。通过Kissinger和Ozawa's法得到常压下热分解反应的动力学参数(Ea和A)为180.46 kJ.mol-1和1015.29 s-1,其热分解反应动力学方程为:dα/dT=1015.38/β(1-α)[-ln(1-α)]1/4 exp(-2.173 0×104/T);临界爆炸温度为510.6 K。