支持向量机在富氮含能离子盐撞击感度定量构效关系研究中的应用

为了研究富氮含能离子盐的撞击感度(IS)与分子结构的关系,在M06-2X/6-311++G(3df,3pd)理论水平下对21种含能离子盐进行了构型优化和量子化学参数计算,并以IS为目标值,以最高占据轨道能量(E_(HOMO))、最低空轨道能量(E_(LUMO))、偶极矩(μ)、极化率(α)、氧平衡(OB)、核独立化学位移(NICS)、可利用自由体积(ΔV)、静电势方差(σ^(2))、电离势(I)和电子亲和势(A)作为描述符,采用主成分分析(PCA)方法结合支持向量机(SVM)回归算法,建立了相关性较好的构效关系(QSPR)模型(相关系数和均方根误差分别为0.98和0.11)。采用该模型对新设计的6种新型富氮含能离子盐的IS进行预测,发现其中基于氮(-5(-1氢-四唑-5-基)-2氢-1,2,3-三唑-4-基)-4-硝基-呋咱-3-胺(HTANFT)设计的三种含能离子盐的撞击感度(依次为18,17,35 J)比传统炸药TNT(15 J)还要钝感,表明基于HTANFT设计的三种含能离子盐是潜在的理想含能材料。

新型富氮含能离子盐5ATNTZ的设计与合成

针对气胀式救生衣用产气剂使用需求,设计并合成了一种非金属富氮含能离子盐5ATNTZ(5-氨基四唑3-硝基-1,2,4-三唑)。采用量子化学的方法(DFT),在B3LYP/6-31+G**水平下对5ATNTZ进行了结构优化和振动分析,计算了5ATNTZ的结构和热力学参数。通过红外光谱分析、元素分析、核磁共振分析、质谱分析证实5ATNTZ被成功合成。DSC-TG分析表明:5ATNTZ具有较好的热稳定性。摩擦及撞击感度测试结果表明:5ATNTZ的摩擦感度值大于360N、撞击感度值大于100J,极为钝感,安定性极佳。理论计算与实验测试结果表明:5ATNTZ是一种性能优良的富氮含能化合物,有望作为气体发生剂中的产气药成分。

5,5′-肼基双四唑二羟胺盐的合成与性能

以5-氨基四唑为原料,经氧化、还原及中和反应合成了5,5'-肼基双四唑二羟胺盐(HBT-HA),并利用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物进行了表征。利用差示扫描量热法(DSC)、热失重法(TG)对HBT-HA进行了热分解研究,并结合Kissinger法和Ozawa法及相关方程计算了HBT-HA的热动力学参数、热爆炸临界温度;基于实测密度(ρ=1.519g/cm^(3))和预估生成焓(ΔH f=1877.3kJ/mol),利用Explo5(V6.04)软件预估了HBT-HA的爆速、爆压和爆热,采用BAM撞击感度测试仪测试了HBT-HA的感度;优化了HBT-HA的合成工艺,并测试了HBT-HA与双基推进剂的相容性。结果表明,中和反应较佳反应条件为:以水为反应溶剂,反应温度为10~15℃,n(HBT)∶n(NH_(2)OH)=1∶5时反应1h;HBT-HA的热分解峰温为241.7℃,活化能、指前因子、热爆炸临界温度分别为271.18kJ/mol、63.90s^(-1)、513.15K;预估的爆速、爆压和爆热分别为9118m/s、33.1GPa和10.65MJ/kg,HBT-HA的撞击感度大于60.0J;相容性测试结果表明,HBT-HA可提高双基推进剂的热稳定性。

1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐在火炸药中的应用研究进展

概括了1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)化合物的合成与制备、晶体特性和力学性能,总结了其在性能改进、相容性、能量、安全性等应用方面的研究现状。对比了TKX-50与传统中性有机硝铵类材料的不同,指出TKX-50是离子盐结构,无传统含能基团—NO_(2),释能方式是以高能键断裂释放能量而不是氧化还原反应,使得计算得到的生成焓、爆热、燃烧热等能量特性与试验结果有巨大差异;最后归纳总结了TKX-50的应用优势和存在问题,并展望了其未来发展方向及研究重点,指出应充分挖掘以TKX-50为代表的富氮类含能离子盐能量特性,利用此类材料特有性质,扩大其在火炸药领域应用范围。