笼形八(二硝基苯基)硅倍半氧烷的合成及性能研究

采用两种工艺路线制备了八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS),收率分别达到91%和86%。对获得的样品的结构进行了表征,表明八(2,4-二硝基苯基)硅倍半氧烷是一步法的唯一主要产物,但八(3,5-二硝基苯基)硅倍半氧烷和八(2,4-二硝基苯基)硅倍半氧烷同时出现在二步硝化法产物中。研究了ODNPS作为含能材料的安全性能,真空安定性试验发现它的放气量为0.13mL·g-1.48h(100℃),10kg落锤测试的特性落高H50为30.7cm;用线扫描摄像实时燃速测定系统测得燃烧速度为4.42mm·s-1(5MPa);快速分解爆炸温度为393℃。表明ODNPS是一种热稳定性较高的含能材料。

多面体低聚八硝基苯基硅倍半氧烷的制备和表征

以多面体低聚八苯基硅倍半氧烷（OPS）和发烟硝酸为原料,控制硝化温度为12℃~15℃,系统研究了硝酸质量分数和硝化时间对硝基苯基硅倍半氧烷（NPS）硝化度的影响。利用元素分析、红外、核磁和凝胶渗透色谱对八硝基苯基硅倍半氧烷（ONPS）的化学结构进行了表征。结果表明,控制硝化时间为20 h,随初始硝酸质量分数的降低,对OPS的硝化能力逐渐减弱,当初始硝酸质量分数为90.06%,硝化时间为20 h时,可制得八硝基苯基硅倍半氧烷,其硝化位置发生在间位和对位,比例约为33.2%和66.8%;在90.06%的初始硝酸质量分数,随硝化时间的延长,硝化度会有所增加,但硝化度不会超过8。

多面体低聚八硝基苯基硅倍半氧烷纯度分析

使用高效液相色谱-电喷雾四级杆飞行时间质谱(HPLC-ESI-Q-TOF MS)联用技术对八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)纯度进行分析,从而判定ONPS产物峰及杂质峰的位置,根据ONPS峰和杂质峰的面积比计算ONPS的纯度.通过改变HPLC的洗脱梯度和测试时间,将ONPS产物中的杂质峰完全分开,测得硝基苯基硅倍半氧烷(NPS)质量分数为97.55%,其中ONPS的纯度约为92.42%,产物中含有九硝基八苯基硅倍半氧烷(9-NPS)约5.13%,其它杂质含量约为2.45%.通过对ONPS高效液相色谱图峰形和同分异构体极性情况分析,进一步证明ONPS分子中硝基取代发生于对位和间位.使用超高效液相色谱(UPLC)对ONPS进行分析,以更高的分离效率验证了HPLC的结果.该方法可作为ONPS纯度的分析方法.

多面体低聚八氨基苯基硅倍半氧烷合成方法改进及其表征

以八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)为原料,5%Pd/C和FeCl3为催化剂,水合肼为还原剂,在四氢呋喃溶液中反应1h合成了八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS).相比文献中已有的其它合成方法,该方法合成过程简单且稳定,催化效率高、产率高、周期短.通过FTIR,1HNMR,GPC对产物进行了表征,证明了硝基已完全转化.通过催化剂的控制,分离出ONPS向OAPS转化过程中的一种含有羟胺和二羟胺基团的中间体.分析了OAPS合成机理,提出了ONPS和水合肼的反应历程.认为ONPS中的硝基先经过2电子转移转化为二羟胺化合物,然后经过脱水加氢生成羟胺化合物,最后再经过脱水加氢生成OAPS;在有ONPS存在的情况下,水合肼主要转化为氮气和氢气,待ONPS完全转化为OAPS后,水合肼转化为氮气和氨气.

硅-磷阻燃剂对热塑性聚氨酯弹性体阻燃性能的影响

采用一种含硅阻燃剂——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与含磷阻燃剂聚磷酸铵(APP)或二乙基次膦酸铝(ADP)复配制备了阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。结果表明,OPS对TPU的热稳定性有一定的影响,当OPS的质量分数为15%时,能明显改善燃烧过程中的熔滴现象; OPS/APP和OPS/ADP复合阻燃体系,均可以大幅提升TPU的阻燃性能,且APP效果要明显优于ADP; TPU/10%OPS/5%APP体系的综合性能最优,热释放速率峰值从1339 k W/m2降低至489k W/m^2,降幅达到了63.5%,总烟释放量也从3425 m^2/m^2降到1884 m^2/m^2,降幅达到了45.0%;燃烧残余量为18%,锥量测试后的炭层更加致密、坚硬。