硝基胍的球形化及其衍生物的合成研究

摘要

硝基胍是一种重要的含能材料，在农药、医药、固体火箭推进剂等领域都有重要的应用。硝基胍具有优良的爆炸性能，安定性好，感度低，对撞击、摩擦接近钝感，因此它通常被用作推进剂和炸药装药的不敏感成分。对硝基胍球形化工艺及衍生物进行研究具有重要的意义。本论文的具体内容如下:
　　以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，丙酮为非溶剂，硝酸镍为添加剂，采用溶剂/非溶剂法将堆积密度较低的针状硝基胍重结晶制备成堆积密度较高的球形硝基胍。采用扫描电镜分析了球形硝基胍的晶体形貌，采用差示扫描量热法(DSC)研究了球形硝基胍的热性能。研究了影响硝基胍堆积密度的主要因素，确定了制备较高堆积密度的球形硝基胍的工艺条件。结果表明，在温度为80℃，溶剂与非溶剂体积比为1∶3，添加剂质量分数为0.005％，搅拌速率为400 r/min时，制备的球形硝基胍堆积密度最大，为1.08 g/cm3，球形硝基胍的热性能有所提高。
　　以硝基胍为原料，分别合成了N-甲基-N'-硝基胍、3-氨基-1-硝基胍和1-乙酰基-2-硝基胍，并研究了这些硝基胍的衍生物与乙二醛的反应，利用NMR、IR、MS对其结构进行了表征，优化了工艺条件。
　　以5-硝基四唑、3-羟基-5-硝基四唑、3，5-二硝基-1，2，4三唑为阴离子，以3-氨基-1-硝基胍盐酸为阳离子，经复分解反应分别合成了三种新型含能离子盐，利用NMR、IR、MS对其结构进行了表征，并利用X射线单晶衍射法测试了3-氨基-1-硝基胍3-羟基-5-硝基四唑盐的晶型结构，该晶体属于三斜晶系，空间群P-1，晶胞参数:a=6.6130(13)(A)，b=12.814(3)(A), c=14.279(3)(A),α=102.21(3)°,β=98.08(3)°,γ=93.74(3)°, Z=2, Dc=1.683g·cm-3，μ=0.161 mm-1，F(000)=612。用Born-Haber循环和Kamlet-Jacobs公式估算了两种盐的生成热、爆速和爆压。结果表明，3-氨基-1-硝基胍3-羟基-5-硝基四唑盐的生成热、爆速和爆压分别为467.0 kJ/mol、8.642 km/s和31.80 GPa，3-氨基-1-硝基胍3，5-二硝基-1，2，4三唑盐的生成热、爆速和爆压分别为353.7 kJ/mol、8.417 km/s和29.80 GPa，3-氨基-1-硝基胍5-硝基四唑盐的生成热、爆速和爆压分别为487.2 kJ/mol、8.612 km/s和32.00 GPa。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 硝基胍及其应用简介

1．2 硝基胍球形化的研究进展

1．2．1 硝基胍球形化的研究背景

1．2．2 国内外发展现状

1．3 硝基胍衍生物的研究进展

1．3．1 N-甲基-N’-硝基胍的研究进展

1．3．2 3-氨基-1-硝基胍的研究进展

1．3．3 1-乙酰基-2-硝基胍的研究进展

1．4 本文研究的目的和意义

1．5 本文研究内容

2 硝基胍的球形化工艺研究

2．1 重结晶基本理论

2．1．1 晶核的形成

2．1．2 晶体的生长

2．2 重结晶法球形化的基本方法

2．2．1 冷却重结晶法

2．2．2 蒸发重结晶法

2．2．3 溶剂非溶剂重结晶法

2．3 溶剂非溶剂法制备球形硝基胍及其工艺优化

2．3．1 实验药品与仪器

2．3．2 实验步骤

2．3．3 结果与讨论

2．4 本章小结

3 N-甲基-N’-硝基胍类衍生物的合成及工艺优化

3．1 实验药品与仪器

3．2 N-甲基-N’-硝基胍的合成

3．2．1 实验步骤

3．2．2 结果与讨论

3．3 1-甲基-4，5-二羟基-2-硝亚胺基咪唑烷的合成

3．3．1 反应步骤

3．3．2 结果与讨论

3．4 1-甲基-4，5-二羟基-2-硝亚胺基咪唑烷与盐酸胍反应的探讨

3．4．1 实验步骤

3．4．2 结果与讨论

3．5 本章小结

4 3-氨基-1-硝基胍类衍生物的合成及工艺优化

4．1 实验药品与仪器

4．2 3-氨基-1-硝基胍的合成

4．2．1 实验步骤

4．2．2 结果与讨论

4．3 3-硝氨基-5-羟基-4，5-二氢-1，2，4-三嗪的合成

4．3．1 实验步骤

4．3．2 结果与讨论

4．4 3-氨基-1-硝基胍含能有机盐的合成

4．4．1 实验步骤

4．4．2 结果与讨论

4．5 本章小节

5 1-乙酰基-2-硝基胍类衍生物的合成及工艺优化

5．1 实验药品与仪器

5．2 1-乙酰基-2-硝基胍的合成

5．2．1 实验步骤

5．2．2 结果与讨论

5．3 1-乙酰基-2-硝基胍与乙二醛缩合反应的探讨

5．3．1 实验步骤

5．3．2 结果与讨论

5．4 本章小结

6 结论

6．1 本论文主要结论

6．2 主要创新点

6．3 研究展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况