4,5-二硝基咪唑的晶体结构、热性能与感度研究

摘要

不敏感单质炸药是炸药合成领域重要的研究方向之一，多硝基咪唑由于其自身的摩擦感度、爆发点、真空热安定性优于RDX和HMX，因而在含能材料领域逐渐受到重视，如2，4-二硝基咪唑等。4，5-二硝基咪唑作为2，4-二硝基咪唑的同分异构体，在性能上与其较为接近。但由于其空间位阻较小，对其进行胺化、硝化及氧化后更易得到高能量密度的多氮唑类化合物，应用于下一代先进武器中可进一步提高弹药的能量和稳定性，因而具有较高的军事应用前景。本文以4-硝基咪唑为原料,一锅化合成了4,5-二硝基咪唑(4,5-DNI),采用IR,MS,1HNMR和元素分析进行了结构表征.用乙醇培养了该化合物的单晶,经四圆单晶X射线衍射仪测试得到了晶体结构,4,5-DNI晶体属于单斜晶系,空间群为P2(1)/n,晶胞参数为a=1.1528(6)nm,b=0.9070(5)nm,c=1.1814(6)nm,V=1.1776(10)nm3,Dc=1.783g/cm3.采用DSC研究了4,5-DNI重结晶前后的热性能,其中熔融峰温从179.28℃提高至184.61℃,分解峰温从282.88℃提高至286.23℃.采用Kamlet-Jacobs半经验方程计算得到4,5-DNI的爆速为8200m/s,爆压为30.7GPa,高于2,4-DNI,略低于RDX.采用GJB772A-1997方法测试得到4,5-DNI的撞击感度和摩擦感度(爆炸百分数)为0,较为钝感,远低于RDX和HMX.