六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的研究进展

概述了六硝基六氮杂异伍兹烷 (CL 2 0 )的合成、物化性能、相行为、溶解性、热稳定性、安全性能及CL 2 0配方的研究进展 ,对其应用前景作了展望。

ε-六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)热解机理的理论研究

运用量子化学中非限制性Hartree-Fock自洽场(UHF-SCF)PM3分子轨道(MO)方法,计算研究六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW或CL-20)的最稳定ε晶型化合物的气相热解引发反应.求得可能的四种不同热解反应通道的过渡态、活化能和位能曲线,发现其热解引发步骤为五元环上侧链N—NO2键的均裂.在过渡态附近相关原子电荷发生突变.

硝-硫混酸硝化四乙酰基六氮杂异伍兹烷制备CL-20反应机理

为了研究四乙酰基六氮杂异伍兹烷(TAIW)的混酸硝化反应机理,采用分阶段终止反应进程的方法,先后分离并表征了五种反应中间体:四乙酰基二硝基六氮杂异伍兹烷、三乙酰基三硝基六氮杂异伍兹烷、二乙酰基四硝基六氮杂异伍兹烷两种异构体以及一乙酰基五硝基六氮杂异伍兹烷。试验结果表明:TAIW笼底的两个游离仲胺基很容易首先发生硝化作用,在升温条件下,四个乙酰基再逐个发生硝解。运用薄层色谱(TLC)技术跟踪了反应进程,检测到了上述全部中间体。

六硝基六氮杂异戊兹烷/3,5-二硝基苯甲酸(CL-20/DNBA)球形复合物制备及性能

为了降低六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)的感度,采用超声辅助乳液法(UAE),以乙酸乙酯为溶剂,明胶为表面活性剂,在常温条件下,制备了摩尔比为1∶1的CL-20/3,5-二硝基苯甲酸(DNBA)球形复合物。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其形貌和结构进行了表征;采用差示扫描量热法(DSC)对其热分解性能进行了测试,按照GJB772A-1997测试了其摩擦感度和撞击感度。结果表明:制备的球形复合物表面光滑,无明显棱角,粒径分布均匀,平均粒径为6.7μm;XRD和FT-IR测试结果表明两种分子间有一定的相互作用,可能形成新的球形复合结构;与原料CL-20相比,CL-20/DNBA球形复合物的撞击感度明显降低,特性落高由13 cm提高到50.4 cm,摩擦感度也降低,爆炸概率从100%降低到65%;同时,复合物的热分解性能和CL-20相比明显不同,放热峰提前了20.3℃。

六硝基六氮杂异伍兹烷包覆钝感的探索

采用挤出造粒法、溶液悬浮法、水悬浮法三种不同的工艺,选用不同的包覆材料,如氟橡胶和丁腈橡胶,对ε HNIW进行了包覆,并对包覆样品进行了扫描电镜分析和机械撞击感度测试,考察了其钝感效果及包覆工艺对样品机械撞击感度的影响。通过比较,溶液悬浮法、水悬浮法工艺制备的样品机械撞击感度要比挤出造粒法的低。在所选材料中,氟橡胶F 5作为粘结剂,采用水悬浮法工艺制备得到的以HNIW为基的混合炸药的机械撞击感度最低,特性落高值为42.5cm。

六硝基六氮杂异伍兹烷合成工艺研究进展

综述了近年来针对高能量高密度化合物六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW或CL-20)合成工艺的制造和改进的研究进展,对以六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)为中间体的3条工程化制造路线的优缺点和应用情况进行了讨论,并对合成CL-20的新工艺路线存在新型异伍兹烷前体合成及其硝化产率都很低,副反应多,异伍兹烷笼形立体结构易破裂等难点进行了分析,得出CL-20的低成本制造技术发展方向为寻求新型高效的催化剂和探索新合成工艺路线的结论。

溶剂性质对六硝基六氮杂异伍兹烷晶型的作用

研究稳定地得到ε型六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)的结晶工艺条件,并寻求多晶转变的理论解释。研究发现,非溶剂的物理性质,如偶极矩、分子极性,在结晶过程中对于HNIW的晶型起重要作用。常温下在无晶种时,当利用乙酸乙酯、丙酮作为溶剂,采用偶极矩值小的非溶剂,如环己烷、石油醚、甲苯、异辛烷等均可使HNIW以ε型晶型结晶出来,反之,采用偶极矩值大的非溶剂,如三甘醇则使HNIW以其它晶型结晶出来。在较高温度下,ε型HNIW在极性与非极性溶剂中稳定存在时间明显不同。

六硝基六氮杂异伍兹烷的热分解反应动力学研究

在真空条件下 ,用高灵敏度布氏压力计研究了六硝基六氮杂异伍兹烷 (HNIW ,CL 2 0 )的热分解过程。在 110～ 14 0℃范围内 ,分解深度为 0 .1%时 ,所需分解温度与时间的关系式为 :lgτ=-2 4.3 3 0 0 + 9971.76/T。从关系式得到表观活化能和表观指前因子 ,据此推出在 70℃时 ,CL 2 0的有效储存寿命为 43 .

六硝基六氮杂异伍兹烷的机械撞击感度

用不同工艺条件将γ-HNIW转晶为ε-HNIW,得到不同晶癖的ε-HNIW;采用不同包覆剂对ε-HNIW进行包覆研究,得到了表面改性的ε-HNIW;对两类样品进行了机械撞击感度研究。结果表明,近似平行四边形、颗粒较均匀、碎晶少的样品感度最低;颗粒细小、细针状、碎晶多的HNIW样品感度高;石蜡、丁腈橡胶可良好钝感HNIW,聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物包覆的样品的感度较高。

由四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷合成六硝基六氮杂异伍兹烷

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)是一笼形硝胺,它是迄今已知的能量最高的高能量密度化合物(HEDC),本文由四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADFIW)合成了HNIW。所合成的HNIW中含有少量(2％～3％)的未硝解完全的副产物,经分离鉴定,确定其为五硝基一甲酰基六氮杂异伍兹烷(PNMFIW)。以此路线合成HNIW有以下优点:催化剂耗量低,反应条件温和,得率高,流程简单等。

含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷分子的B3LYP研究

在 B3 LYP/6-3 1 G* *水平上对六硝基六氮杂异伍兹烷 (CL-2 0 )分子进行结构优化、集居数分析、自然键轨道和振动频率计算 ,得到与实验值相符的稳定构型 .根据计算结果 ,讨论了键特性对分子性质的影响 .

蜜胺甲醛树脂原位聚合法包覆六硝基六氮杂异伍兹烷

通过原位聚合法用蜜胺甲醛树脂包覆六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW）。以三聚氰胺、甲醛为原料，聚乙烯醇为增韧剂，碳酸钠为催化剂，制成预聚物溶液，与ε-HNIW共混滴加氯化铵溶液使预聚物固化成壳包覆HNIW。用FTIR、光学显微镜及机械撞击感度验证了钝感包覆效果。结果表明包覆较好，特性落高风。比原料提高了10.3cm。根据ε-HNIW的晶型热稳定性及蜜胺甲醛树脂的制备方法，讨论了包覆的最佳工艺条件。在蜜胺和甲醛之比是1：2．5，预聚体形成阶段反应pH值为8～9，原位聚合包覆阶段pH值为4～5，反应温度为70℃时可使ε-HNIW得到较好的包覆。

六硝基六氮杂异伍兹烷与二甲基甲酰胺分子加合物的制备、性能及晶体结构

六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)可与二甲基甲酰胺(DMF)形成稳定的分子加合物(两者分子比为1:2)。首次报道了该加合物的晶体结构、晶体学数据和结构参数。该加合物为无色透明片状晶体,属三斜晶系,空间群Pi。在该加合物中,HNIW与DMF分子以范德华力结合,彼此间不存在氢键或偶极作用。

绿色硝解合成六硝基六氮杂异伍兹烷

以2,6,8,12-四乙酰基-2,4,6,8,10,12-六氮杂四环[5.5.0.03,11.05,9]十二烷(TA IW)为原料,利用绿色硝化剂五氧化二氮在硝酸介质中硝解制得CL-20。该方法通过改变硝化剂,不仅避免使用浓硫酸,而且原子经济性高,具有良好的环境效益。用元素分析、红外光谱、核磁共振、质谱等对其结构进行了检测和表征,并探讨了反应温度和反应时间对CL-20产率的影响。实验结果表明,当反应温度为0℃,反应时间为1 h时,CL-20的最佳产率达62%。

三种粒度ε-六硝基六氮杂异伍兹烷热分解及撞击感度研究

利用 DTA技术研究了三种不同粒度 ε-六硝基六氮杂异伍兹烷 (ε- HNIW)的热分解 ,求出了表观动力学参数 E、A,测定了相应粒度 ε- HNIW的撞击感度 。

六硝基六氮杂异伍兹烷制备工艺研究开发新进展

六硝基六氮杂异伍兹烷 (HNIW )是一种能量密度很高的新型含能化合物 ,具有广阔使用前景。本文对其制备工艺路线进行了综述。根据工艺安全、产品纯度和制备成本对合成六硝基六氮杂异伍兹烷三种常用硝化前体 :四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷 (TADB)、四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷 (TADF)和四乙酰基六氮杂异伍兹烷 (TAIW )

高能量密度化合物——六硝基六氮杂异伍兹烷合成研究最新进展

１９８７年由美国Ａ．Ｔ．Ｎｉｅｌｓｅｎ首次合成的六硝基六氮杂异伍兹烷（ＨＮＩＷ），是当前密度和能量水平最高的高能量密度化合物（ＨＥＤＣ），被誉为明天的高能炸药，并受到世界各国的普遍关注。本文综述近３年ＨＮＩＷ合成研究的最新进展，包括六苄基六氮杂异伍兹烷（ＨＢＩＷ）的合成、ＨＢＩＷ的脱苄、ＨＮＩＷ的合成及ＨＮＩＷ的转晶等几方面。目前制造ＨＮＩＷ的工艺已日趋成熟，且多有创新，ＨＮＩＷ的生产成本已大幅度下降。

六硝基六氮杂异伍兹烷的一锅合成

使用一锅法以四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷为原料 ,经亚硝解脱苄再硝解合成目标化合物 ,改进了六硝基六氮杂异伍兹烷 (HNIW)的制备方法 .利用该方法合成的HNIW,反应收率可达 82 %以上 ,纯度达 98% (HPLC归一化法 ) .分离并鉴定了四乙酰基二亚硝基六氮杂异伍兹烷、苯甲醛、苯甲酸等中间产物 .

六硝基六氮杂异伍兹烷转晶中的分子动力学模拟

利用六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)晶体生长及添加剂附着晶面的模拟,来优选添加剂使转晶得到的ε型HNIW晶体形状更规则;构立了ε型HNIW晶胞模型,采用分子动力学方法模拟了晶体生长的外部形态。应用分子动力学计算,筛选到能修改ε-HNIW晶体生长外形的T1、T2和T3添加剂。在转晶实验中利用T1、T2和T3添加剂修改了ε-HNIW晶体的外形,与分子动力学模拟结果基本一致。结果表明,分子动力学模拟可预示添加剂对ε-HNIW晶体生长的影响。借助这种模拟,易选择添加剂,使ε-HNIW晶体具有更规则的形貌。

六硝基六氮杂异伍兹烷的制备工艺及性能研究

研究了以四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(TADFIW)和四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADB IW)为硝解基质,经过硝解和转晶得到-εHNIW的热分解动力学参量和撞击感度,用电子扫描显微镜拍摄了ε-HNIW的晶体外貌。结果表明,两种-εHNIW的晶体外形相近,热分解动力学参量和撞击感度相同。这说明,两种-εHNIW样品的化学物理性质相同,虽然两种样品所含杂质不同,但对-εHNIW的热分解和撞击感度没有影响。