1,2-二(3,3′-二硝氨基-1H-1,2,4-三唑-5-基)乙烷及其1,3-丙二铵盐的合成,晶体和性能
2021-08-16潘鹏阳王霆威朱顺官
潘鹏阳,王霆威,张 祺,朱顺官,张 琳
(1. 南京理工大学化工学院,江苏 南京 210094;2. 中国工程物理研究院化工材料研究所,四川 绵阳 621999)
1 引言
含能材料是现代战争中武器实现发射和毁伤的能量来源,含能材料能量水平的提升能大大提高武器的性能。因此,高能量密度材料一直是含能材料领域不懈的追求目标[1-7]。但遗憾的是,尽管近年来合成了许多具有很高能量水平的含能材料,但它们都由于感度太高而无法使用[8-10]。因此,协调感度与能量之间的矛盾是研究人员面临的挑战。
三唑衍生物由于具有高密度,高生成热和高热稳定性而被广泛的研究[11],许多热稳定性高且低感的含能材料均为三唑衍生物,如5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(ANTA)[12]、5,5′-二 硝 基-3,3′-偶 氮-1,2,4-三 唑(DNAT)[13]、5-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)[14]。因此,三唑环非常适合作为高能低感化合物的骨架。硝氨基是常见的含能基团,例如当前常见的高性能炸药如RDX 和CL-20 都含有硝氨基团,它不仅能够提高化合物能量水平,还能形成氢键增强分子稳定性。Klapötke[15]以 三 唑 基 和 硝 氨 基 构 建 了5,5′-二 硝 氨基-3,3′-联-1H-1,2,4-三唑(DNABT),其初始热分解温度为194 ℃,理论爆速8355 m·s-1,撞击感度3 J,摩擦感度108 N。2011 年,Klapötke[16]在DNABT 的三唑环之间引入亚甲基,合成了5,5′-二硝氨基-3,3′-亚甲基-1H-1,2,4-三唑(DNBTM)。DNBTM 的爆轰性能与DNABT 相当,同时初始热分解温度提高到242 ℃,满足最低热分解温度大于200 ℃的要求,但感度并未改善(撞击感度1 J)。现阶段工作显示:将唑环之间适当增加碳原子数,能够在保证爆轰性能的情况下,提高化合物的安全性能[17-19],因此,进一步增加三唑环间的碳链长度或许能够获得更为低感的硝氨基双环三唑类化合物。……
