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耐热炸药NBTTP 的合成反应优化及热分解性能

2021-08-16段秉蕙卢先明王伯周

含能材料 2021年8期

张 倩,刘 宁,马 玲,段秉蕙,卢先明,王伯周

(1. 西安近代化学研究所,陕西 西安 710065;2. 氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室,陕西 西安 710065)

1 引言

随着现代军事科学技术、航天事业以及深海油气田开发等相关领域的飞速发展,对于炸药的使用环境和各种极端条件下其所具备的耐热性能、能量水平提出了更高的要求。耐热炸药由于具有优良的热安定性、较高的能量、适当的撞击感度等优点[1],其设计、合成及热性能研究成为了含能材料领域的热点之一[2]。

目前,国内外报道的耐热炸药主要基于含硝基的共轭体系共价化合物,代表化合物有2,2′,4,4′,6,6′-六硝基二苯基乙烯(HNS)[3-4]、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)[5-6]、2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪(LLM-105)[7-8]、2,6-双(苦氨基)-3,5-二硝基吡啶(PYX)[9-10]、四硝基-2,3,5,6-二苯并-1,3a,4,6a-四氮杂戊搭烯(TACOT)[11-13]、九硝基联三苯(NONA)[14]。其中,TACOT 由美国Dupont 公司首先完成了其制备,并于1962 年解密而公诸于世[15]。TACOT 是具有四个氮原子且两个氮原子位于桥头的稠环芳香系统,高度的芳香性赋予了四氮杂戊搭烯类化合物优异的耐热性能和较低的机械感度。实验数据指出,其热分解温度高于TATB[16-17],撞击感度略低于TNT。但是,TACOT的合成工艺较为复杂,在一定程度上限制了其进一步应用。为了进一步提高能量水平,简化合成工艺,Maquestiau 等[18]于1986 年 首 次 报 道 了NBTTP 的 制备方法,并通过质谱和红外光谱对其结构进行了表征。2005 年,Huynh 等[19]优化了该化合物的制备方法,并对其单晶结构,能量特性等进行了较为详细的研究。结果表明,NBTTP 的晶体密度1.868 g·cm-3,爆速7430 km·s-1(压 药 密 度1.78 g·cm-3),爆 压294 kbar(2.94×107kPa),该化合物的热分解峰温375 ℃,其耐热性能高于传统的TATB,是一种综合性能较好的耐热炸药。……

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