高氮含能材料H_(4)TTP合成工艺优化

为了寻求新型高氮含能材料,以2,3-二氨基-2-丁烯二腈(DAMN)为原料,经过氧化缩合、叠氮反应两步法合成了2,3,5,6-四(1H-四唑-5-基)吡嗪(H_(4)TTP);通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振、质谱、元素分析对H_(4)TTP进行了表征。在原工艺基础上,以添加稳定剂四丁基溴化铵(TBAB)、改变最终酸度值的方法对原工艺进行改进,在单因素试验基础上,以H_(4)TTP的得率为响应值,用响应面法优化其反应条件,研究了反应温度、反应时间、吡嗪四腈(TCP)与叠氮化钠(NaN_(3))的摩尔比3个因素对叠氮反应的影响,建立了H_(4)TTP的得率与3个相关因素的回归方程,所得模型的R^(2)值为0.9992,证明该回归方程高度拟合。结果表明,叠氮反应较佳工艺条件为:以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,TBAB为稳定剂,2,3,5,6-吡嗪四腈(TCP)与叠氮化钠的摩尔比为1∶4.4,反应温度124℃,反应时间42h、搅拌速率400r/min,H_(4)TTP的得率为89.73%,与模型预测值90.61%基本相符,进一步验证了所选模型的合理性。与原工艺相比,工艺优化后的目标产物H_(4)TTP得率提高7%左右。

国外四嗪四唑类高氮含能材料研究进展

对国外正在研究的四嗪、四唑类高氮含能材料进行了综述,介绍了部分四嗪、四唑类高氮化合物及其衍生物的合成、理化性质和应用前景,对国外研究的3,6 二肼基 1,2,4,5 四嗪(DHT)、3,3′ 偶氮(6 氨基 1,2,4,5 四嗪)(DAAT)、3,6 双(1氢 1,2,3,4 四唑 5 氨基) 1,2,4,5 四嗪(BTATz)、联四唑(BHT)等进行了重点描述。

高氮链状含能纳米颗粒尺寸效应的理论研究

为了揭示凝聚态炸药的尺寸效应对炸药稳定性和感度的影响机制,采用DFTB和DFT方法,研究了不同氮链长度含能材料N_(4)、N_(8)和N_(10)的纳米颗粒、单分子和晶体的能量及电子特性。结果表明,粒径0.6nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的额外能为99.18、95.90和93.56kJ/mol,粒径3.0nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的额外能为40.39、34.20和29.20kJ/mol,表明其额外能随粒径或氮链长度增加而减小;粒径1.2nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的表面能为108.35、101.44和98.36mJ/m^(2),粒径1.4nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的表面能为115.08、102.22和93.48mJ/m^(2),表明其表面能随氮链长度增加而减小,而随粒径增加无规律变化;粒径0.8nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的升华焓为21.87、20.99和20.54kJ/mol,粒径2.0nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的升华焓为1416.02、1607.58和1571.87kJ/mol,粒径1.8nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的熔点为2.90、3.79和8.52K,粒径3.0nm的N_(4)、N_(8)和N_(10)纳米颗粒的熔点为345.92、300.77和223.52K,表明其升华焓和熔点均随纳米尺寸的增大或氮链长度的减小单调增加。能量性质研究结果表明,纳米粒子越小或氮链越长,纳米粒子越不稳定。基于HOMO、LUMO、能隙、表面态和Fukui函数的电子特性研究表明,HOMO能级随尺寸增加而增加,LUMO能级随尺寸增加而减小,能隙随尺寸增加而减小;纳米颗粒的表面态主要局域于五元环形成的π键和叠氮基的π键;小尺寸纳米颗粒比大尺寸具有更高的反应活性。

偶氮四唑类高氮含能化合物的合成及表征

以5-氨基四唑为原料,合成了3种偶氮四唑类高氮含能化合物(偶氮四唑铵盐(AZT)、偶氮四唑胍盐(GZT)及偶氮四唑三氨基胍盐(TAGZT)),利用IR、NM R、DSC、熔点测试和元素分析鉴定了其结构,简要地介绍了其爆炸性能。研究表明,作为新型高氮含能材料,偶氮四唑盐具有高的正生成焓、成气量大、燃烧无烟或少烟、燃后剩余残渣少以及不吸湿等特点,且具有良好的爆炸性能,可作为新型气体发生剂、低特征信号推进剂、低烟或无烟烟火剂以及高能炸药的重要组分。

偶氮四唑非金属盐类含能材料的合成与性能研究

以5-氨基四唑(5-AT)为起始物,经两步反应得到了数种偶氮四唑非金属盐类高氮含能化合物,包括偶氮四唑的胍盐(GZT)、氨基胍盐(AGZT)、二氨基胍盐(DAGZT)及三氨基胍盐(TAGZT)等;对合成产物和偶氮四唑肼盐(HZT)、铵盐(AZT)的基本理化性能和爆炸性能进行了研究。研究表明:此类高氮含能材料生成焓高、产气量大、热稳定性较好、分解放热量大,有望作为新型气体发生剂、低特征信号推进剂、低烟或无烟烟火以及高性能炸药的重要组成。

高氮含能化合物的研究新进展

对国内外高氮化合物的最新研究以及应用进行了综述。介绍了高氮含能化合物中有代表性的嗪类、叠氮类和四唑类化合物在实验和理论研究方面的进展,评价了一些可以作为含能材料候选物的高氮化合物的理化性能,为高氮含能化合物的分子设计提供了参考依据。

高氮含能化合物的研究新进展

随着科学技术的不断进步,人类对化学未知世界的探索也不断加深,其中对高氮含能化合物的研究也逐渐增多。本文综合分析了近几年国内以及国际上对高氮化合物的研究成果及结论,并在此基础上介绍了高氮含能化合物在实验层面的研究进展,进一步选出了可以作为高氮化合物理化性能的理想材料,为高氮含能化合物的分子设计提供了理论依据。

偶氮四唑铵盐的合成表征及密度泛函理论研究

偶氮四唑铵盐(AZT)是一种新型高氮含能材料,在推进剂、炸药、气体发生剂等领域具有广阔的应用前景。本研究以5-氨基四唑(5-AT)为原料,采用一锅法,经氧化、离子交换合成了AZT,并通过密度泛函理论计算和元素分析、^(1)H NMR、^(13)C NMR、红外光谱等方法对AZT进行了表征分析,通过差热分析法对AZT进行了热稳定性分析。研究结果表明,采用一锅法合成的AZT为黄色针状晶体,纯度为99.06%;密度泛函理论计算结果与试验结果一致;采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法计算的AZT活化能分别为188.4 kJ·mol^(-1)和186.9 kJ·mol^(-1);加热速率趋于零时的分解温度为201.2℃,表明AZT在200℃下具有良好的热稳定性。

偶氮四唑三氨基胍盐的合成(英文)

以5-氨基四唑(5-AT)为起始原料经过两步反应合成了偶氮四唑类高氮含能化合物--偶氮四唑三氨基胍盐(TAGZT).第一步反应,在氢氧化钠水溶液中5-AT被高锰酸钾氧化生成偶氮四唑钠盐五水化合物(SZT·5H2O),产率75.6%;第二步反应,SZT·5H2O在水溶液中与三氨基胍硝酸盐发生离子置换反应得TAGZT,产率73.3%(m.p.196 ℃～197 ℃),其结构经1H NMR, 13C NMR, FT-IR和元素分析表征.

含能中间体5-肼基四唑的合成及表征

以5,5′-偶氮四唑钠为原料,采用盐酸酸化、乙酸钠重结晶的方法得到了5-肼基四唑产物。利用傅里叶变红外、熔点和元素分析表征了其结构,讨论了合成中影响酸化和重结晶的关键因素。结果表明,酸化过程中,5,5′-偶氮四唑钠溶液的质量分数应为10%,HCl溶液的质量分数应为10%～15%。最终产物得率为55%～60%,熔点196～198.9℃。

S-四嗪类含能化合物研究进展

综述了目前国内外S-四嗪类含能化合物的研究情况,对国内外具有代表性的研究工作进行了介绍,主要分为含能有机物、含能有机盐、含能金属盐与配合物3个方面,其中有机物和有机盐研究较多,金属盐研究较少。总结了四嗪含能化合物的设计思路、应用前景和待解决的问题。对称取代的1,2,4,5-四嗪化合物是目前绝大多数工作的研究目标,设计这些化合物主要依靠四嗪环上易发生亲核取代反应的特点而引入不同的含能取代基来对整体化合物的性能进行修饰和调控。通过设计合成离子盐,利用阴阳离子间的氢键相互作用可对含能化合物的稳定性进行优化。四嗪类含能材料氮含量高、分解产物清洁,在微推力和低特征信号推进剂、汽车安全气囊气体发生剂组分、绿色起爆药等方面具有良好的应用前景。不足之处在于这些化合物的放大合成研究很少,工业化基础较薄弱,且对非对称取代的1,2,4,5-四嗪化合物研究较少,在未来需要加大这些方面的研究。附参考文献70篇。

氨基四唑化合物异构和分解反应的研究进展

对氨基四唑的多种分解和异构途径进行了综述,主要介绍了5-氨基四唑和1,5-二氨基四唑异构和分解的国内外研究现状。从目前的研究现状来看,比较常见的氨基四唑异构体主要有1-取代-氨基四唑、2-取代-氨基四唑以及1-取代-亚氨基四唑;氨基四唑的分解途径主要有两种方式,一是两处断键开环分解成RN3和NH2CN,另一种为一处断键开环生成叠氮化物,该叠氮化物再失去一分子N2。第一种分解反应途径位垒较低,是最可几的分解途径。

3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪的合成及其性能

研究了低感度高氮化合物3,6 双(1 氢 1,2,3,4 四唑 5 氨基) 1,2,4,5 四嗪(BTATz)的合成,并通过元素分析、IR、1HNMR、13CNMR等对其结构进行表征和确认;测试了BTATz的部分理化性能,BTATz在钝感炸药和低特征信号推进剂极具应用潜力。

DNGTz二聚体分子间相互作用的密度泛函理论计算（英文）

在DFT-B3LYP/6-31G*水平下,求得3,6-二硝基胍基-1,2,4,5-四嗪(DNGTz)二聚体势能面上9种优化几何构型和电子结构。用基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正,计算了分子间相互作用能,二聚体分子间最大相互作用能为-62.24kJ/mol。由自然键轨道(NBO)分析揭示了分子间相互作用的本质。对优化构型进行振动分析,并基于统计热力学求得温度200.0~800.0K从单体形成二聚体的热力学性质变化。结果表明,二聚主要由强氢键所贡献,而结合能不仅取决于氢键。二聚体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅶ的二聚过程在200.0K均能自发进行,表明二聚体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅶ在室温可以稳定存在。

5-氨基四唑及其衍生物的合成和应用综述

文章综述了5-氨基四唑及其4种衍生物高氯酸.四氨.双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)、3,6-双(l-氢-l,2,3,4-四唑-5-氨基)-l,2,4,5-四嗪(BTATz)、5-氨基四唑的Schiff碱、α-(5-四唑基)氨基烃基膦酸酯的合成、性质与应用.

基于热重-红外联用的3,6-二硝基胍基-S-四嗪二水合物的热分解行为

运用热重-红外联用技术实时研究了3,6-二硝基胍基-S-四嗪二水合物(DNGTz.2H2O)在高纯氮气和10K/min等速升温条件下的热分解行为。DNGTz.2H2O的热分解可以分为3个阶段:第一阶段主要失去配位水,失重10%左右;第二阶段为热分解主要阶段,温度范围在228.87～253.15℃,分解过程中放出大量的热量,失重68.66%;第三阶段热分解温度范围较宽,在461.60～572.92℃,失重约17.46%。用FT-IR实时分析了DNGTz.2H2O在各阶段的热分解产物,其主要产物为H2O、NO2、N2O、NH3、CO2和N2。