摘要：以三唑和四唑为主体骨架结构设计了11种新型含氟唑类含能化合物,采用密度泛函理论,优化了化合物的几何结构,计算了化合物的密度、生成焓、爆速、爆压和撞击感度等相关性能参数。计算结果表明,含氟基团的引入使化合物具有较高的键离解能和较好的热稳定性,且对化合物的撞击感度影响较小;除二氟氨基二硝基联三唑外所有化合物的密度均在1.90g/cm3以上,爆速均在8.32~11.13km/s之间,爆压均在31.97~56.31GPa之间;所有化合物都具有较好的热稳定性,其键离解能均大于230kJ/mol;化合物的撞击感度分布在17.51~38.85cm之间;各基团对化合物密度贡献的大小顺序为:-OCF3>-CF3>-NF2>-F>-CF(NO2)2,基团对能量贡献的大小顺序为:-F(NO2)2>-OCF3>NF2;根据理论计算结果优选出了两种性能较好的含能化合物1-三氟甲氧基-3,5-二硝基-1H-1,2,4-三唑和1-三氟甲基-3,5-二硝基-1,2,3,4-四唑,两种化合物的密度分别为2.03和2.10g/cm3,生成焓分别为-170.73和-146.24kJ/mol,爆速分别为9.32和9.23km/s,爆压分别为40.23和32.60GPa,二者能量水平高于DNMT;撞击感度(H50)分别为33.10和38.85cm。

摘要：以1,2,3,4-噁三唑和1,2,3,5-噁三唑为框架,引入硝基、硝氨基、三硝基甲基等含能基团,设计了A、B两组噁三唑类含能化合物,以三唑设计C组对照组化合物进行对比;采用密度泛函方法B3PW91/6-31G(d,p)基组,优化了化合物的几何结构,计算了化合物的密度、生成焓、氧平衡、爆速、爆压和感度等相关性能参数。计算结果表明,噁三唑类化合物的爆轰性能优良,密度、爆速、爆压等均超过三唑类含能化合物,有6种化合物的密度在1.90g/cm^(3)以上,爆速在9.0km/s以上,爆压在40GPa以上;基团—CNF_(2)(NO_(2))_(2)、—CF(NO_(2))_(2)、—C(NO_(2))_(3)对密度、爆速和爆压贡献大,以噁三唑为框架加以—CNF_(2)(NO_(2))_(2)、—CF(NO_(2))_(2)、—C(NO_(2))_(3)构建的化合物均达到了高能量密度化合物的要求,有望成为性能优良的高能量密度化合物。

摘要：以新型熔铸炸药载体为研究目标,以异呋咱为基本结构单元,设计了7种异呋咱含能化合物,运用密度泛函理论,在多个基组水平上分别研究了异呋咱含能衍生物的几何结构、密度、生成焓、爆轰参数、键离解能、静电势和撞击感度。基于基团贡献理论,预测了设计化合物的熔点。结果表明:所设计的7种化合物密度分布在1.807~1.939 g/cm^3,爆速分布范围为8.4~9.7 km/s,熔点范围为61~118℃,撞击感度分布范围为13~54 cm;除硝酸酯基衍生物外,其余化合物的最弱键离解能范围为240~250 kJ/mol.根据理论计算结果,筛选出两种潜在的高能量异呋咱熔铸炸药载体:2,2'-二硝基偶氮双异呋咱和3,5-二硝基呋咱基氧化异呋咱,其熔点分别为80℃和118℃,特性落高分别为20 cm和23 cm,能量水平均接近3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱。

摘要：为了研究分子结构对称方式对含能化合物性能的影响,分别以平面结构分子乙烯、苯、萘、吡嗪并[2,3-b]吡嗪为主体骨架结构,硝基为能量修饰基团,氨基为安全修饰基团,构建两组分别具有轴对称和中心对称结构的含能化合物。采用密度泛函理论,在B3PW91/6-31G(d,p)级别下,对目标化合物进行了系统的研究计算。结果表明:轴对称结构含能化合物分子结构更稳定,能隙和键离解能均高于中心对称结构含能化合物;轴对称结构含能化合物具有更高的密度,中心对称结构含能化合物生成焓更高,两种对称方式结构目标化合物爆轰性能极为接近;最后分别在分子和晶体层面对产生该规律的原因进行了相关解释。轴对称结构含能化合物的设计策略对于开发新型高能量密度化合物具有一定的理论价值。

摘要：以乙二醛和盐酸胍等为原料,制备一种新的含能离子盐—1,1'-二氧基-5,5'-联四唑双三氨基胍盐,采用红外光谱、元素分析、核磁共振波谱对其结构进行了表征,运用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-31+G**水平下计算得到该化合物的几何结构、前线轨道能量;测试该化合物的密度为1.78 g/cm3,基于Bron-Haber能量循环设计等键反应并通过Kamlet-Jacobs公式预测该化合物的生成热、爆速、爆压分别为710.5 k J/mol、9.01 km/s、34.88 GPa.

摘要：以新型高能产气衍生物为目标,以三嗪环为基本结构单元,引入硝基、氨基、叠氮基为含能基团,设计了15种三嗪环含能化合物;运用密度泛函理论,计算了三嗪环类含能化合物的几何结构、密度、生成焓、爆轰参数、单位质量的产气量以及撞击感度。结果表明,15种化合物密度在1.382～1.786g/cm^3之间,爆速分布范围为5.320～8.901km/s,爆压分布范围为16.159～38.415GPa,单位质量化合物的产气量分布范围为647.8～932.9cm^3/g。不同含能基团对产气量的贡献大小顺序为:—NH_2>—N_3>—NO_2;—NO_2对能量的贡献高于—N_3与—NH_2。根据理论计算结果,筛选出潜在的高能产气三嗪环衍生物为2-氨基-4,6-二硝基-1,3,5-三嗪,其生成焓为586.256kJ/mol,爆速与爆压分别为8.43km/s和30.958GPa,产气量高达843.01cm^3/g,特性落高为27cm。

摘要：熔点是界定炸药能否成为熔铸炸药载体的一个重要指标。为了获取炸药分子结构与熔点之间的关系,考察了硝基二唑类化合物分子结构与熔点之间的关系。归纳、总结了熔点与炸药分子的母体结构、取代基团数量与配置的变化关系。得到了二唑类含能化合物的结构与熔点之间的规律性。以吡唑环为基本结构单元,设计了7种低熔点炸药,其中5种炸药预测的熔点低于120℃。结果表明,1-氨基-3,4,5-三硝基吡唑和1-甲基-3,5-二硝基吡唑基-4-甲硝胺两种吡唑类含能化合物预测熔点分别为112.7℃和86.5℃,其爆轰性能均优于TNT。

摘要：为了开发新型高能量密度材料,以咪唑并[4,5-d]哒嗪为环骨架结构设计出10种咪唑并[4,5-d]哒嗪衍生物,采用密度泛函理论(DFT)在B3PW91/6-31G(d, p)水平下,对咪唑并[4,5-d]哒嗪衍生物的分子结构稳定性和爆轰性能进行了系统的理论研究。结果表明:分子结构稳定性由密度修饰基团和能量修饰基团共同作用;-OH和-CF(NO2)2对目标化合物的密度提升效果最显著;-NH_(2)对目标化合物的生成焓提升效果最为显著;-C(NO_(2))_(3)能够最大限度的提高目标化合物的爆轰性能,但同时会显著降低最弱键键离解能。咪唑并[4,5-d]哒嗪衍生物的理论密度为1.8~2.1 g·cm^(-3),固相生成焓为-310~410 kJ·mol^(-1),爆速为8.0~9.5 km·s^(-1),爆压为29.5~42.5 GPa,最弱键离解能为100~270 kJ·mol^(-1)。综合考虑爆轰性能和分子结构稳定性,推荐B3和C3为潜在高能量密度化合物候选物。

摘要：利用原料乙二醛和盐酸羟胺,一锅法合成二氨基乙二肟(DAG),采用红外光谱、元素分析、熔点测试和高效液相色谱等方法对合成产物DAG进行了结构表征和纯度分析;并且通过单因素和正交实验设计,得出最佳工艺条件为盐酸羟胺与乙二醛投料摩尔比4.8∶1、加热反应p H 8.5,在90℃油浴下加热回流4.5 h,其产率达73.1%。为避免合成废液对环境造成污染,从环保角度设计出合成废液的绿色处理工艺,将废液重新投料再利用,有效提高了合成产率并且实现无污染的循环合成工艺。

摘要：为改善3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)釜式硝化工艺的高放热安全风险、间歇合成效率低的问题,依据NTO硝化合成不同阶段的反应体系特点与动力学特征,设计了针对高固含量体系的连续流反应装置系统。以2,4-二氢-1,2,4-三唑-5-酮(TO)为原料,结合微通道反应技术与管式反应技术实现了NTO连续流合成,并优化了连续流合成工艺条件及装置。在硝化反应温度为45℃、反应停留时间为9 min,物料摩尔比n(TO):n(HNO_(3))=1:6的条件下,以81.4%的收率合成了NTO,纯度99.53%。利用核磁(NMR)、元素分析(EA)、红外(FTIR)等结构分析方法确认了合成产物结构,采用粉末X射线衍射(XRD)、热质联用(TG-DSC)、BAM感度仪、偏光显微镜对连续流合成产物和釜式合成产物进行了性能表征与对比。结果表明,在10℃·min^(-1)的升温速率下,其热分解峰温为276.23℃,热分解过程质量损失为85.12%,撞击感度大于40 J,摩擦感度大于360 N。与釜式合成NTO相比,连续流合成NTO的热分解峰温提高2.95℃,热分解过程质量损失增加4.44%,撞击与摩擦感度相当,晶体形貌规整、粒度分布更均一。连续流合成时间较釜式工艺缩短90%,收率较釜式工艺提高3.4%,制备效率与安全性有所提高。