【摘 要】
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含能材料作为武器的能量载体,必须满足高能量密度、低感度和良好的环境适应性的要求。因此,获得综合性能优异的新一代高能量密度材料(HEDM)一直是含能材料研究和开发的主要目标。氮杂环类含能材料因具有高能量、低感度和良好的稳定性而得到广泛的关注。但是氮杂单环含能材料,如RDX和HMX等,可修饰位点少,性能方面很难有较大幅度的提升。然而氮杂多环骨架不仅可以提高分子密度,而且高氮含量和多环张力可以增加能量,
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含能材料作为武器的能量载体,必须满足高能量密度、低感度和良好的环境适应性的要求。因此,获得综合性能优异的新一代高能量密度材料(HEDM)一直是含能材料研究和开发的主要目标。氮杂环类含能材料因具有高能量、低感度和良好的稳定性而得到广泛的关注。但是氮杂单环含能材料,如RDX和HMX等,可修饰位点少,性能方面很难有较大幅度的提升。然而氮杂多环骨架不仅可以提高分子密度,而且高氮含量和多环张力可以增加能量,可修饰氮原子的增加可以引入更多的含能基团,大幅度提升分子能量。因此,设计和合成氮杂稠环化合物是制备新型HEDM的重要方法。通过改进的方法合成多硝基六氮杂三环十二烷基二酮,对其密度、热稳定性、起爆感度和其他爆轰性能等进行了系统的研究,旨在探索该类化合物的结构和性能之间的规律。化合物2-5具有较高的密度和爆速(ρ>1.85 g/cm~3,V_D>8800 m/s,计算值)。其中4(V_D:9405 m/s,P:41.6 GPa)和5(V_D:9546 m/s,P:45.6 GPa)表现出优异的爆轰性能,优于RDX(V_D:8724 m/s,P:35.2 GPa)和HMX(V_D:9059 m/s,P:39.2 GPa),但是其撞击感度较高,不宜实际应用。综合考虑,2和3具有较好的爆轰性能和感度,是RDX的良好替代品。以TNAE为原料合成其钾盐、锌盐、铅盐和胍盐,利用红外光谱、元素分析和核磁进行表征,然后使用差示热扫描法对它们进行热性能研究,并使用Kissinger法计算出表观活化能和其他热性能参数。建立了TNAE-胍的液相色谱分析方法,并采用平衡法分别测定其在水、丙酮、乙酸乙酯和二氯甲烷中的溶解度。结果表明TNAE-胍的溶解度均随着温度升高而增大,并且在水中溶解度最大,其次为乙酸乙酯、二氯甲烷和丙酮。
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