亚胺基桥连的平面型富氮含能化合物的合成与性能
2021-08-16李柯佳汤永兴
含能材料 2021年8期
李柯佳,汤永兴,黄 伟
(南京理工大学化工学院,江苏 南京 210094)
1 引言
设计制备具有高能量密度、高稳定性和低感度的化合物一直是含能材料领域的主要研究内容。在新型含能化合物的分子设计中,将不同的取代基通过桥联的方式进行连接,从而提高爆轰性能和稳定性,是一种行之有效的手段,其中以—(CH2)n—[1]、—N—N=N—N—[2-5]、—N =N—[6-7]、—NH—[8-9]等 进 行 桥 联 最 为 常 见。—(CH2)n—为桥联的方式使得分子的含氮量降低,从而一定程度上降低了材料的爆轰性能。通过—N—N=N—N—键桥联的化合物,由于—N—N=N—N—键较长,稳定性较低,分子间的堆积较为稀疏,使得化合物通常热稳定性差,且密度低,不利能量的存储。以—N=N—和—N(O)=N—进行桥联,由于其自身的不稳定性,使材料的稳定性通常较差,大大降低了实际应用价值[10]。亚胺基桥联是一种优异的桥联方式,—NH—的存在一方面有利于形成分子内和分子间氢键,增强的分子间和分子内相互作用,使得材料形成紧密堆积,从而改善化合物的密度,另一方面可以通过氮上的孤对电子和相连的富氮杂环形成sigma-pi 超共轭进而提高化合物的稳定性,能够有效地平衡爆轰性能和感度之间的矛盾。因此,采用亚胺基桥连是获得高能钝感含能材料的有效策略之一[11]。
构造平面型的分子结构也是得到高密度,低感度的含能材料的方法之一[12-15]。含有氨基和硝基官能团的平面芳族或杂芳族体系组成的含能化合物通常具有高能钝感的优异性能[16-17],例如典型的1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)和2,6-二氨基-3,5-二硝基 吡嗪-1-氧(LLM-105)。……
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