不敏感含能材料MAD-X1的合成及性能

以草酸与氨基胍碳酸氢盐为原料,经脱水成环、重氮化取代、氧化、中和反应合成了不敏感含能材料1,1′-二羟基-3,3′-二硝基-5,5′-联-1,2,4-三唑二羟胺盐(MAD-X1),总收率为41.2%,采用红外光谱、1 H NMR、13 C NMR及元素分析对产物的结构进行了表征。探讨了一锅法合成中间体5,5′-二氨基-3,3′-联-1,2,4-三唑(DABT)的机理及亚硝酸钠与硫酸摩尔比对重氮化取代反应收率的影响,对MAD-X1的热性能进行了分析,用NASA-CEA程序计算了MAD-X1-CMDB推进剂的能量特性。结果表明,采用一锅法合成DABT,周期短、收率高(75.1%),亚硝酸钠与硫酸的最佳摩尔比为2.4∶1,酸化试剂为浓盐酸,MAD-X1的热分解峰温度为248.7℃;MAD-X1-CMDB推进剂的理论比冲和特征速度分别为2 449.6N·s/kg和1 540.7m/s。

不同压力下MAD-X1结构和性质的密度泛函理论研究

为了更好地研究MAD-X1的微观结构与性能之间的关系,采用基于密度泛函理论的不同方法对常压下MAD-X1晶体进行了优化,使用GGA/PBE-Grimme方法计算了MAD-X1晶体在不同压力下的晶体结构、电子特性和力学特性,得到了晶格常数、态密度、能带结构和弹性常数随压力变化的演变情况。结果表明:MAD-X1晶体在9 GPa压力值附近发生了结构的突变,态密度和能带结构也发生了较大变化,推断晶体在该压力值附近可能发生了相变;随着压力的增加,MAD-X1的带隙逐渐减小,即感度逐渐增大;不同压力下,晶体的压缩刚度具有一定的各向异性,a轴最难被压缩,晶体还表现出一定的脆性。该研究结果为探究MAX-X1的高压行为提供了理论依据,提高了后续相关实验的针对性,为含能离子盐的相关研究提供了一定的有用信息。