PDF《分解性质》

含能材料

2019 年第27 卷第1期(41-46) N , N ′?二(氟偕二硝基乙基) ?3 , 4?二硝胺呋咱(LLM?209)的晶体结构及热分解性质CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS N, N ′?二 (氟偕二硝基乙基) ?3, 4?二硝胺呋咱 (LLM?209) 的晶体结构及热 分解性质 李杰1 , 马卿2 , 唐水花1 , 范桂娟2 (1.

西南石油大学材料科学与工程学院,四川 成都 610500;

2. 中国工程物理研究院化工材料研究所,四川 绵阳 621999) 摘要:

0 ℃下, 用发烟硝酸 (98%) /乙酸酐 (体积比

10 ∶8) 体系对 N, N ′?二 (氟偕二硝基乙基) ?3, 4?二氨基呋咱 (LLM?208) 进行硝 化, 由LLM?208 得到硝胺化合物 N, N '

?二 (氟偕二硝基乙基) ?3, 4?二硝胺呋咱 (LLM?209) .在无水甲醇中挥发培养, 获得 LLM?209 的单晶, 用X射线单晶衍射仪测试了其单晶结构.通过热重及差示扫描量热仪 (TG?DSC) 研究了 LLM?209 的热分解性能, 用热重?红 外联用仪测试了其气态分解产物, 用EXPLO5 (V6.02) 程序预估了其爆速和爆压, 用感度测试仪测试了其撞击感度和摩擦感度.结 果表明, LLM?209 属于单斜晶系, 空间群 P21/n,

298 K 下的晶体密度为 1.94 g・cm-3 .LLM?209 有一个熔化吸热峰 (94.27 ℃) 和两个 明显的分解放热峰 (179.96 ℃和233.86 ℃) .LLM?209的气态分解产物主要为 NO

2、 CO

2、 CO 和N2O.LLM?209的理论爆速和爆压分 别为

8981 km・s-1 和40.3 GPa.LLM?209 的撞击感度和摩擦感度分别为

4 J 和48 N. 关键词:含能材料;

N, N '

?二 (氟偕二硝基乙基) ?3, 4?二硝胺呋咱 (LLM?209) ;

晶体结构;

热分解;

热重?红外分解产物 中图分类号:TJ55;

O62 文献标志码:A DOI: 10.11943/CJEM2018072

1 引言追求高能量、 高密度是含能化合物合成研究领域 永恒的主题, 一些西方国家以致密的张力环和笼型结 构为母体结构单元, 引入―NO2 等含能基团设计、 合成 出了八硝基立方烷 (ONC) 和六硝基六氮杂异伍兹烷 (CL?20) 等高能量密度化合物[1-3] .但上述含能化合 物合成步骤多、 合成难度大、 制造成本和感度较高, 严 重制约其在武器装备中的应用.近年, 在现有氮杂母 体结构上引入新型含能基团制备含能化合物的方法, 已经成为制备新型含能材料的研究热点[4-6] . 含三硝基甲基或偕二硝基甲基为致爆基的修饰策 略是近年来含能材料合成研究中最为活跃的研究方向 之一[7] .然而含三硝基甲基或偕二硝基的氮杂环化合 物具有较多的硝基使得含能化合物的感度较高, 热稳 定性较差[8-10] .因此, 为了改善多硝基含能化合物的 这些缺点, 有些研究者提出向含能分子中引入氟元素 以合成氟二硝基取代基来改善化合物的稳定性[11-14] . 多年来, 含能材料合成工作者在这一研究领域内 进行了广泛的研究, 并合成了一系列含氟偕二硝基类 含能材料.美国海军[15] 在20 世纪

60 年代末研制出的 二 (氟偕二硝基乙基) 缩甲醛 (FEFO) 可应用于高能炸 药和高能推进剂配方, 具有良好的增塑性能、 热稳定性 和化学安定性.2013 -

2014 年德国慕尼黑大学Klap?tke TM 课题组[12-13] 以氨基甲酸和硝胺烷烃为主 要结构合成了一系列氟偕二硝基及三硝基乙基酯类化 合物, 这类化合物具有较低的感度和热稳定性, 可以替 代高氯酸铵(AP) , 应用于含能氧化剂和火箭推进剂中.由于氟偕二硝基的优良性能, 近几年相继报道了 许多氟偕二硝基乙基取代的化合物,2016 年Gida? spov A A 等[16] 与Chavez D E 等[17] 合成了氟二硝基乙 醚取代的三嗪和四嗪类含能化合物;