十氢十硼酸双四乙基铵的热行为及其与推进剂主要组分的相容性

用DSC和TG-DTG研究了十氢十硼酸双四乙基铵([(C2H5)4N]2B10H10,BHN)的热行为,并分别用DSC法和真空安定性法考察了BHN与推进剂主要组分六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)、奥克托今(HMX)、端羟基叠氮聚醚(GAP)、黑索今(RDX)、高氯酸铵(AP)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮铅(NTO-Pb)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、癸二酸二异辛酯(DOS)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己二酸酮(AD-Cu)、Al粉和Mg粉的相容性。结果表明,BHN的热分解存在一个主放热峰,10℃.min-1时的分解峰温为305.8℃,其与CL-20、HMX、GAP、RDX、AP、NTO-Pb、HTPB、DOS、IPDI、AD-Cu、Al粉和Mg粉等均相容,可与上述材料混合应用于火炸药的制备,但与TDI混合有中等反应现象。

高热值多面体硼氢化合物十氢十硼酸双四乙基铵的合成、热分解机理及动力学研究

以四氢硼酸四乙基铵为原料,通过热解反应合成了十氢十硼酸双四乙基铵,并采用红外光谱(IR),核磁共振波谱(1H NMR,11B NMR)及元素分析对其结构进行了表征.采用差热-热重(DSC-TG)分析研究了其在氩气及氧气气氛下的热稳定性,发现其在氩气中仅发生热分解反应,放热量较小,而在氧气中则先分解,再发生氧化反应并放出大量的热.采用Kissinger方法及Coat-redfern方程得到其热分解主反应的动力学方程,并进一步通过热裂解原位池-傅里叶变换红外光谱(FTIR)联用技术和同步热分析-红外-质谱(DSC-TGFTIR-MS)联用技术研究了其热分解机理,推测在加热升温过程中,化合物在303.2℃下快速分解,气相产物主要为乙烷与少量氨气及氢气,固相产物为单质硼.

十氢十硼酸双四乙基铵在冲击作用下的反应特性

为研究十氢十硼酸双四乙基铵([(C_(2)H_(5))_(4)N]_(2)B_(10)H_(10),BHN‑10)在爆炸冲击作用下的反应特性,采用电爆炸等离子体冲击和炸药爆炸冲击两种方法,对BHN‑10在冲击作用下的反应历程及分解产物进行了研究。结果表明,BHN‑10在电爆炸等离子体冲击下的气体分解产物为碳烷烃、烯烃、炔烃等有机可燃气体。BHN‑10对于炸药爆炸冲击作用具有较好的安定性,25 GPa以上炸药爆炸冲击波无法使BHN‑10燃料发生分解,爆炸热作用是BHN‑10发生反应的主要因素。BHN‑10在炸药爆炸冲击下,8 ms后发生燃烧反应,燃烧反应从中心位置出现,持续时间达到200 ms以上。HMX与BHN‑10的混合物,在爆炸冲击作用下火球的扩散速度加快,燃烧时间与BHN‑10燃料相当。

十氢十硼酸双四乙基铵热分解特性及其动力学参数

为了解十氢十硼酸双四乙基铵(BHN-10)热分解特性及反应动力学,采用同步热分析-红外质谱联用技术(TG-DSC-MS-FTIR)及热裂解原位池-傅里叶变换红外光谱联用技术(FTIR)对BHN-10热分解过程中间产物和最终产物进行分析;使用Kissinger和Ozawa方法计算两个热分解阶段的动力学参数,并利用Coats-Redfern法拟合得到反应动力学方程。结果表明,BHN-10热分解第一阶段和第二阶段的活化能分别为150.9 kJ/mol和161.7 kJ/mol;第一阶段受随机成核和核增长机理控制,第二阶段遵从幂级数法则(Mampel power);两阶段的动力学机理函数分别为G(α)=[-ln(1-α)]1/3(n=3)和G(α)=α1/4;BHN-10热分解反应第一阶段质量损失2.9%,与理论脱氢质量损失相一致,此阶段发生B10H2-10的脱氢产生氢气和非晶态硼的过程,在热分解第一阶段会生成熔融分解型的中间产物四乙基铵阳离子;第二步反应质量损失39.4%,接近第二阶段气体质量损失的计算值43.4%,是四乙基铵阳离子上的质子转移并通过Hoffman消除反应生成乙烯和Et3N,Et3N进一步分解为C 2H 6、NH3、H2和碳单质。

十氢十硼酸双四乙基铵在冲击作用下的安定性

为了探究高能燃料在强冲击环境下的安定性,还原了燃料实际使用环境,采用爆炸冲击和电爆轰冲击,对十氢十硼酸双四乙基铵(BHN-10)在冲击效应下的安定性以及分解气相和固相产物进行了研究;在BHN-10中加入HMX,考察其对燃料分解效率的影响。结果表明,BHN-10对于单一的炸药爆轰产生的冲击作用具有较好的安定性,1.0 GPa量级的冲击波不能够促使BHN-10发生分解;BHN-10在电爆轰冲击下的安定性较低,等离子体电爆轰方法产生的冲击和热的共同作用可以促进BHN-10分解为三乙胺、腈类、碳烷烃、烯烃、炔烃等高热值的有机可燃气体;加入HMX后,气体产物的碳链长度除三乙胺外均不超过4个碳原子,长度明显变短;HMX的加入可以大幅提高BHN-10燃料的分解效率,生成更高比例的低碳链易燃气体;在N 2气氛下,其固相分解产物为C 60以及正交晶型的B 12 H 16;在空气气氛下,其固相产物为C 60、B 12 H 16、B 2O 3以及硼酸;将HMX与BHN-10燃料混合后,电爆轰冲击固体产物主要以非晶态的C和B形式存在。

十氢十硼酸双四乙基铵/纳米铝复合物的制备及其性能

为了改善硼氢燃料的能量输出特性,提高其作为推进剂及火炸药添加剂的燃烧效率,使用溶剂-非溶剂法制备了十氢十硼酸双四乙基铵/纳米铝含能复合物,并对其表面形貌、比表面积、热性能及气体分解产物进行了研究。结果表明,使用溶剂-非溶剂方法可制备具有良好分散性的十氢十硼酸双四乙基铵/纳米铝复合物,并能极大的减少纳米铝的团聚。复合物的比表面积为7.06 m^2/g,远大于混合物的0.20 m^2/g。BHN-10/纳米铝复合物在分解过程中可形成一种熔融分解型的中间产物,分解过程分为两个阶段,两阶段的分解温度分别为285.1℃和304.4℃,在形成BHN-10/纳米铝复合物后分解温度提前,第一分解放热峰提前到262.0℃,第二分解放热峰提前到298.8℃。分解气体产物主要为乙烯、乙烷、氨气和氢气等具有高热值的可燃性小分子气体。

十氢十硼酸双四乙基铵与卤化芳香性氮杂环铵盐的反应

十氢十硼酸根阴离子(B_(10)H_(10)^(2-)),是具有从硼原子为顶点的等边三角面组成的高度对称的十六面体笼形结构的硼氢阴离子,它的盐类大都具有优良的热安定性和化学稳定性。先前。

十二氢十二硼酸双四乙基铵对铝粉燃烧反应机理的影响

为了探究固体硼氢燃料对铝粉燃烧反应机理的影响,采用同步热分析‐红外质谱联用技术及热裂解原位池‐傅里叶变换红外光谱联用技术,对十二氢十二硼酸双四乙基铵(BHN‐12)的热分解反应机理及反应动力学进行研究。在此基础上,结合数值模拟建立BHN‐12在爆炸流场中对铝粉燃烧反应影响的模型,探究硼氢燃料在流场中的反应时间、分散特性以及对铝粉的助燃效应。结果表明,BHN‐12热分解开始温度约314℃,结束温度约360℃。分解过程中出现三个放热峰和两个吸热峰,总质量损失范围为32.3%~33.9%。分解过程遵从幂级数法则(Mampel power),动力学机理函数为G(α)=α1/2。分解后的气体产物主要为H2、C2H4、C2H6和NH3,固体产物为非晶态的C和B单质。采用组分运输模型可较好地模拟Al/BHN‐12体系的后燃烧反应过程,在该过程中,Al燃料的分散速度比BHN‐12粒子的分散速度慢,20 ms时,Al燃料的分散半径约2.5 m,BHN‐12的分散半径约3 m。在反应初期2 ms时,无分解气体产物出现;大约4 ms时,开始出现气体产物,反应火球中部的温度约为1800℃,BHN‐12可提升体系的后燃反应温度约300℃。

双肼基均四嗪十氢十硼酸盐的合成

以3,6-双(3,5-二甲基吡唑)-1,2,4,5-四嗪为原料通过肼基取代反应合成了3,6-双肼基-1,2,4,5-四嗪,以十氢十硼酸双四乙基铵盐为原料通过离子交换法制备了十氢十硼酸,再经过成盐反应合成了双肼基均四嗪十氢十硼酸盐化合物,产率为80%。通过IR、1H NMR、元素分析等方法对产物的结构进行了表征。采用氧弹燃烧法,测试其燃烧热值为37.5 kJ·g-1。

稀土金属硼氢化物的研究(Ⅸ)——N,N’-双(邻羟基苯叉)-1,3-丙二胺合稀土(Ⅲ)十氢十硼酸盐的合成

我们曾报道过含闭式氢硼駿根的二齿配体的稀土螯合物的合成及性质。为了解不同配体的稀土配合物在结构及性质上的差异,又合成了四齿(ONNO)配体N,N′-双(邻羟基苯叉)-1,3-丙二胺(salpr),并通过两种方法(模板合成法及配体合成法)合成了稀土配合物的闭式十氢十硼酸盐。化合物均为黄色粉末固体,室温下它们对光、空气、潮汽均稳定。

新型多氮杂环阳离子十氢十硼酸盐的合成、表征及热性能

以十氢十硼酸双四乙基铵为原料,经离子交换反应合成了十氢十硼酸,再与芳香性氮杂环化合物及乌洛托品反应,合成了六种新十氢十硼酸盐,双(3-氨基-1,2,4-三唑鎓)十氢十硼酸盐、双(4-氨基-1,2,4-三唑鎓)十氢十硼酸盐、双(1-H-1,2,3-三唑鎓)十氢十硼酸盐、双(苯并三氮唑鎓)十氢十硼酸盐、双(1-甲基-咪唑鎓)十氢十硼酸盐及双乌洛托品十氢十硼酸盐,收率均达到90%以上。通过IR、1H NMR、13C NMR及元素分析对产物结构进行了表征。采用DSC及TG研究了六种目标化合物的热性能。初步探讨了氮杂环阳离子对十氢十硼酸盐热稳定性的影响。结果表明,阳离子前体氮杂环化合物碱性较强、电子云密度较高有利于提高目标化合物的热分解温度。六种目标化合物的热分解温度分别为232.6,274.6,176.1,211.0,219.4,164.9℃。其中,双(4-氨基-1,24-三唑)十氢十硼酸盐的熔点为72.8℃,是一种热稳定性较好的含能离子液体。

闭式十氢十硼酸盐的制备及其固体电解质应用研究进展

全固态电池是一种具有前景的电化学储能装置,它可以克服传统有机液体电解质电池的多方面不足,包括电解质易泄漏、稳定性低、易燃和能量密度有限等问题。固态电解质是全固态电池的重要组成部分,开发具有高离子电导率和宽电化学稳定性窗口的固体电解质是研制高能量和高功率密度全固态电池的关键问题之一。硼氢化物基固态电解质作为一类新型电解质,因具有高离子电导率、高热稳定性和低密度等优势而受到了广泛关注。其中,闭式十氢十硼酸碱金属盐是代表性材料之一。自1959年BB_(10)H_(10)^(2-)被发现以来,其合成方法、结构与应用开发都得到了广泛研究。近年来其在固态电解质方面的研究证实,M_(2)BB_(10)H_(10)(M=Na、Li等)及其衍生物具有高离子电导率、高热稳定性和化学稳定性、高电位窗口等特性,是一类颇具前景的固态电解质材料。本文主要综述了BB_(10)H_(10)^(2-)合成方法及其在固态电解质方面的应用研究进展,并对今后BB_(10)H_(10)^(2-)作为固态电解质的发展方向提出了展望。

裂解碳九、萘加氢制备桥式四氢双环戊二烯及十氢萘

以裂解碳九、萘为原料,经预加氢、精馏、深度加氢制备桥式四氢双环戊二烯及十氢萘的工艺进行了论证,重点考察了裂解碳九、萘混合加氢得到了桥式四氢双环戊二烯、十氢萘条件。实验表明:裂解碳九、萘在经过一段加氢反应器50℃~100℃,压力2.8~3.0,MPa;二段加氢反应器150℃~180℃,压力3.0~3.2,MPa;三段加氢反应器220℃~250℃,压力3.5~4.0,MPa三段饱和加氢后,得到了无色的液体,经过后续精制处理得到合格的桥式四氢双环戊二烯及十氢萘产品,副产部分加氢溶剂油。

十氢萘在HY和Beta分子筛上加氢开环的研究

采用高温高压反应釜研究了十氢萘在低硅铝比HY分子筛[n(Si)/n(Al)=3.2]、Beta分子筛n(Si)/n(Al)=9.7]和双功能催化剂Pt-HY、Pt-Beta上的加氢开环反应,考察了分子筛孔道结构及酸性质、贵金属Pt及反应温度等因素对十氢萘转化率和产物选择性的影响。结果表明,十氢萘在Beta分子筛上的转化率较高,且有大量脱氢缩合产物(DHC)生成。Pt引入HY和Beta分子筛后,初始反应速率升高,十氢萘转化率增加,C10产物中开环异构比增大,Beta分子筛上的脱氢缩合反应得到抑制。反应温度升高可以提高十氢萘在HY分子筛上的转化率,使得C10产物选择性下降,而开环异构比(ROP/Iso)增大。