含氮类含能材料的研究进展.doc

含氮类含能材料的研究进展.doc高氮含能材料简述姓名:罗春平学号:1**********摘要:含氮含能材料作为一种新型含能材料己受到各国的广泛重视。四嚓、四吐和吠咱等高氮含能化合物分了结构中含有大量N-N,C-N,N=N和C=N键,因而具有很高的生成饮,这是其化学潜能的主要来源川⑴。四臻、四哩和吠咱等高氮化合物由于氮、氧原了的电负性较高,这些氮杂芳环体系-•般都能形成类苯结构的大n键,具有钝感、热稳定的性质。实验证明,多数高氮化合物对静电、摩擦和撞击钝感⑵。高氮化合物的高氮、低碳冬I含量使其更容易达到氧平衡,也使其密度较高。综上所述,四嗓、四哇和吠咱等高氮化合物具备作为新型含能材料使用的潜力⑶。关键词:含氮材料、含能材料、高氮化合物、生成饮、炸药引言:含能材料的发展大致经历了四个重要时期:20世纪初,以TNT为代表材料的广泛应用;20世纪30年代,以追求高能量为主的材料,如RDX、HMX的应用;20世纪60年代,以追求安全性能为主的材料,如钝感炸药TATB的应用;20世纪80年代至今,以实验和理论相结合,寻找新型高能钝(低)感炸药的新阶段炸药的能量和安全性能是对立的,为了满足能量和安全性的双重要求,高氮化合物以其优异的理化性能进入了化学家们的研究视线囹。高氮含能化合物是近年来发展起来的一类具有良好应用前景的新型含能材料,它具有高正生成热、高热稳定性的特点。作为新型的含能材料,高氮含能化合物主要应用于高能钝感炸药、小型推进系统固体燃料、无烟烟火剂、气体发生剂、无焰低温灭火剂。LosAlamos国家实验室的Hiskey研究小组⑴对高氮化合物的合成以及应用进行了大量的研究。在理论工作方面,德国慕尼黑的Ludwig-Maximilian大学的Klapitke研究小组,国内南京理工大学肖鹤鸣等⑸人对五元环的四哩类高氮化合物进行了大量的理论计算研究,四川大学的田安民研究小组在氮原子簇合物⑹和三均三嗪类衍生物方面也开展了很多理论研究工作。目前合成的高氮含能化合物主要是氮杂环有机化合物,以含氮量较高的六元四嗪环和五元四哇环为母体,通过连接单元并引入取代基而形成。本文按高氮化合物各组成单元的类别,对高氮化合物进行了分类,综述了有代表性的一些高氮含能化合物的实验和理论研究情况,且对其应用进行了简单总结。,四嗪类高氮含能化合物普遍具有高的正生成增,且大多不含硝基基团,感度较低,热稳定性较好,分子结构中的高氮低碳、氢含量使其更容易达到氧平衡近年来,出现了一系列四嗪类高氮含能化合物的合成报道,四嗪类高氮含能材料的应用儿乎涉及到低特征信号推进剂、新型高能钝感炸弱等含能材料的各个领域。实验及理论研究表明:将此类高氮含能化合物引入推进剂配方中,能显著降低燃温,且主要燃烧产物中N:含量升高,H:O和CO:含量降低,降低了出口气体产物的特征信号;将其与常见炸药制备成混合炸药,可明显降低高能炸药***(RDX)等的感度或提高钝感炸药三氨基三硝基苯(TATB)等的能量。目前,四嗪类高氮含能材料研究主要集中在3,()一1,2,4,(BTATz)屯71、3,3'.偶氮(。1,2,4,5—四嗪)(DAAT)及氧化物DAATO。3,,2,4,,4一二氧化物(LAX—112)、3,・1,2,4,5—四嗪(DGTz)和3,,2,4,5一四嗪(DNGTz),32q31等对称均四嗪类化合物及其盐、氧化物的合成和性能上⑺。但目前所报道的四嗪类含能化合物普遍存在着2个较大的问题:一是密度不高,,与HMX、TATB等炸药密度相差较大;二是含氧量太小,无法与传统的含硝基基团的炸药相比。因此为解决上述问题,必须设计和合成出密度和氧平衡都较好的四嗪类高能量密度物质。%,结构上符合Hiickel规则,具有芳香性。其结构相当于苯环中的4个次***(一CH=)被4个叔***基(一N=)取代而成的杂环化合物,叔***基的引人使环的芳香性和碱性都增加。由于环上的7T电子云向氮转移,碳原子的盯电子云密度降低,加之诱导效应,进一步使环上的电子云密度降低。因此,四嗪环很难发生亲电取代反应,而较易发生亲核取代反应⑻。1,2,3,4一四嗪化合物目前只有俄罗斯和美国作过少量报道,且主要是有关苯并1,2,3,4一四嗪氧化物及其衍生物的合成及性能研究。1,2,4,5o四嗪也即均四嗪(S-tetrazine),是近年来国内外研究报道较多的一种高氮化合物。2002年,江银枝等人⑼研究了氤基与腓的成环反应,获得了具有生物活性的均四嗪类化合物。2003年,Jadwiga等人的也发表了类似的报道,共合成出了55种具有生物活性的均四嗪类化合物。德国