基于二硝酰胺阴离子含能离子盐的合成及性能研究

摘要

基于二硝酰胺阴离子的含能离子盐在高能炸药与推进剂方面具有良好的应用前景，发展至今已成为含能材料研究的一个热点课题。典型的含能材料包括炸药、烟火和推进剂，已经广泛用于各种军事和民用应用领域。发展新型高能低感绿色含能材料也是近几十年有关学者一直致力于突破的课题，其中富氮阳离子作为一类独特的分子框架因其高的生成热、密度和热稳定性吸引了研究者的目光。
　　本文设计合成了四种新型的基于二硝酰胺阴离子含能离子盐：1-氢吡唑-1-甲脒二硝酰胺盐、甲基氨基胍二硝酰胺盐、3-氨基三唑二硝酰胺盐、2,4-二氨基-6-甲基三嗪二硝酰胺盐。
　　以氨基磺酸为初始原料，经低温硝化，低温中和反应制备得到二硝酰胺钾（KDN），进一步经离子交换反应制得二硝酰胺银；选择3-氨基三唑、2,4-二氨基-6-甲基三嗪、1-氢吡唑-1-甲脒盐酸盐、甲基氨基胍盐酸盐与合成的二硝酰胺银进一步发生沉淀反应得到四种目标产物，并成功培养得到它们的单晶。
　　利用UV-Vis、FT-IR、1HNMR、13CNMR、15NNMR、元素分析、X射线单晶衍射等手段对产物及中间体结构进行了表征，表明其结构与表征结果一致。
　　利用热分析手段研究了它们的热稳定性，采用TG-DTG、DTA、DSC法研究了目标物在5、10、15、20℃·min-1四种不同升温速率下的热分解性能，结果表明，热稳定良好，且分解产物为氮氧化合物。采用Kissinger法计算了四种含能离子盐的表观活化能Ea、指前因子A和相关系数r等动力学参数；通过高斯程序（G9）计算了四种含能离子盐的相关参数进而得到爆速分别达到7.2km·s-1，6.3km·s-1，8.6km·s-1，8.2km·s-1，爆压分别是21，15，34，23Gpa。并研究测试了1-氢吡唑-1-甲脒二硝酰胺盐、甲基氨基胍二硝酰胺盐、3-氨基三唑二硝酰胺盐、2,4-二氨基-6-甲基三嗪二硝酰胺盐的撞击感度，结果表明3-氨基三唑二硝酰胺盐、2,4-二氨基-6-甲基三嗪二硝酰胺盐的撞击感度低于环三亚甲基三硝胺（RDX）。

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1.绪论

1.1 含能离子盐概述

1.2 含能离子盐的研究进展

1.3 课题研究目的和意义

1.4 主要研究内容

2.二硝酰胺类离子盐的制备及表征

2.1 主要仪器与试剂

2.2 二硝酰胺钾/银的制备及其表征

2.3 二硝酰胺钾/银的表征

2.4 1-氢吡唑-1-甲脒二硝酰胺盐合成及表征

2.5 甲基氨基胍二硝酰胺盐（ NTAGDN）合成及表征

2.6 3-氨基三唑二硝酰胺盐的合成及表征

2.7 2,4-二氨基-6-甲基三嗪二硝酰胺盐的合成及表征

2.8 本章小结

3.二硝酰胺类离子盐热性能研究

3.1 1-氢吡唑-1-甲脒二硝酰胺盐热性能研究

3.2 甲基氨基胍二硝酰胺盐（ NTAGDN）热性能研究

3.3 3-氨基三唑二硝酰盐热性能研究

3.4 2,4-二氨基-6-甲基-三嗪二硝酰盐热性能研究

3.5 本章小结

4.二硝酰胺类离子盐热分解动力学研究

4.1 1-氢吡唑-1-甲脒二硝酰胺盐热分解动力学性质研究

4.2 甲基氨基胍二硝酰胺盐(NTAGDN)热分解动力学性质研究

4.4 2,4-二氨基-6-甲基三嗪二硝酰胺盐热分解动力学性质研究

4.5 本章小结

5.爆轰参数理论计算

5.1 1-氢吡唑-1-甲脒二硝酰胺盐(PACADN)爆轰性能

5.2 甲基氨基胍二硝酰胺盐爆轰性能

5.3 3-氨基三唑二硝酰胺盐爆轰性能

5.4 2,4-二氨基-6-甲基三嗪二硝酰胺盐爆轰性能

5.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果