【摘 要】
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《新时代的中国国防》白皮书中指出“当今世界正经历百年未有之大变局,和平、发展、合作、共赢的时代潮流不可逆转,但国际安全面临的不稳定性不确定性更加突出”。在这样的形势下,为了增强我国国防实力,研制新一代含能材料以提升现代化武器打击水平的诉求迫在眉睫。含能材料研究的难点在于如何在保证高爆轰性能的同时兼具低感度的特性。为了解决这一问题,本论文以氟二硝基乙醇和硝基乙腈为原料构建新型不敏感含能化合物。首先,
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《新时代的中国国防》白皮书中指出“当今世界正经历百年未有之大变局,和平、发展、合作、共赢的时代潮流不可逆转,但国际安全面临的不稳定性不确定性更加突出”。在这样的形势下,为了增强我国国防实力,研制新一代含能材料以提升现代化武器打击水平的诉求迫在眉睫。含能材料研究的难点在于如何在保证高爆轰性能的同时兼具低感度的特性。为了解决这一问题,本论文以氟二硝基乙醇和硝基乙腈为原料构建新型不敏感含能化合物。首先,向氮杂环同时引入氟原子和硝基官能团,不仅能增加其稳定性也能一定程度上提升其爆轰性能,因此本论文以氟二硝基乙醇原料将氟二硝基乙基接枝到多种氮杂环上。以离子液体为反应介质“一锅法”合成了3,3’-二(2-氟-2,2-二硝基乙基氨基)-4,4’-联呋咱(41)、3,3’-二(2-氟-2,2-二硝基乙基氨基)-4,4’-氧化联呋咱(44)和4,4’-二(2-氟-2,2-二硝基乙基氨基)-3,3’-氧化联呋咱(46)三种联呋咱类含能化合物。随后又在室温条件下通过“两步法”得到高收率的5,6-二(2-氟-2,2-二硝基乙氧基)呋咱并[3,4-b]吡嗪(55)。通过NMR,DSC,X-射线单晶衍射等对所合成的含能化合物进行了结构与性能表征。其中,化合物55的晶体密度可达1.899 g/cm~3,热分解温度为250.47℃,与传统含能材料RDX相比具备很好的热稳定性。其次,在稠合杂环系统中硝基和氨基的存在可以通过氢键相互作用提高分子的密度和稳定性,因此本论文通过硝基乙腈与氨基唑类成环反应构建稠环含能化合物并同时引入硝基和氨基。分别以5-氨基-3,4-二硝基吡唑(59)和3-硝基-5-氨基-1,2,4-三唑(63)为母体重氮化后与硝基乙腈钠盐发生成环反应合成了稠环含能化合物4-氨基-3,7,8-三硝基吡唑并[5,1-c][1,2,4]三嗪(60)和4-氨基-3,7-二硝基-[1,2,4]三唑[5,1-c][1,2,4]三嗪(65)。通过NMR,DSC,X-射线单晶衍射等对所合成的含能化合物进行了结构与性能表征。化合物60和65的晶体密度分别为1.98 g/cm~3和1.81 g/cm~3,热分解温度分别为281.91℃和278.37℃,都具备很好的稳定性。对两种化合物的撞击感度进行了实测,其中化合物60的感度为19 J,化合物65的感度大于80 J,与TNT相比是非常不敏感的含能化合物,其性能远优于传统含能材料。
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