富勒烯三硝基苯乙酯衣康酸聚合物/富勒烯精氨酸金属盐的制备及其性能研究

摘要

本文以TNT和甲醛为原料，以Na2CO3作弱碱催化剂催化反应合成得到2，4，6-三硝基苯乙醇(TNPE)，TNPE与丙二酰氯经酯化反应制得二（2，4，6-三硝基苯乙基）丙二酸酯(TNPEM)。TNPEM再与C60通过Bingel反应合成得到一种新型含能富勒烯衍生物C60-二(2，4，6-三硝基苯乙基)丙二酸酯(FTNPEM)。采用FT-IR、UV-Vis、1HNMR、13CNMR、ESI-MS及元素分析等表征方法对产物结构进行了表征，结果表明设计的含能富勒烯衍生物为目标产物。
　　利用DTA对FTNPEM热稳定性进行了研究，利用TG-DTG法研究了目标物在5、10、15、20℃/min四种不同升温速率下的热分解性能。通过Kissinger法和Ozawa法两种动力学分析方法分别计算了FTNPEM的表观活化能Ea、指前因子A和相关系数r等动力学参数。同时，设计等键反应，采用密度泛函(DFT)方法从理论上计算了FTNPEM的气相标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、爆热、爆压和爆速等爆炸参数。
　　以FTNPEM和衣康酸为原料，通过两步反应合成得到5种含能富勒烯衍生物金属盐C60-二（2，4，6-三硝基苯乙基）丙二酸酯衣康酸(FTNPEMIA)聚合物铅盐、铜盐、钡盐、钴盐、铋盐，并用FT-IR、UV-Vis、XPS、XRD和AAS等表征方法对产物结构进行了表征。同时，利用DTA、DSC和TG研究了含能富勒烯衍生物金属盐的热稳定性，结果表明设计的含能富勒烯衍生物金属盐均具有较好的热稳定性。
　　以富勒烯C60和精氨酸为原料合成得到富勒烯C60精氨酸衍生物，富勒烯C60精氨酸衍生物再与硝酸铅反应合成了一种新型燃速催化剂富勒烯精氨酸铅盐。通过FT-IR、UV-Vis、AAS、XRD和XPS等分析测试手段对目标产物的结构进行了表征。采用DTA和TG法对富勒烯精氨酸铅盐的热稳定性进行了研究，表明产物热稳定性良好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 富勒烯的概述

1．2 C60及其衍生物的应用研究概述

1．2．1 C60的催化作用研究概述

1．2．2 C60在含能材料方面的研究概述

1．3 碳材料在推进剂中的应用概述及机理总结

1．3．1 炭黑在推进剂中的应用

1．3．2 C60及富勒烯烟炱在推进剂中的应用

1．3．3 催化机理研究

1．4 金属盐在推进剂中的应用概述

1．4．1 铅盐在推进剂中的应用

1．4．2 铜盐在推进剂中的应用

1．4．3 其它金属盐在推进剂中的应用

1．5 课题研究的目和意义

1．6 课题研究的主要内容

2 富勒烯三硝基苯乙酯的合成和热性能研究

2．1 实验试剂及仪器

2．1．1 主要实验试剂

2．1．2 主要实验仪器

2．2 目标产物的合成

2．2．1 三硝基苯乙醇的合成

2．2．2 三硝基苯乙酯的合成

2．2．3 富勒烯三硝基苯乙酯的合成

2．3 目标产物的结构表征

2．3．1 三硝基苯乙醇的表征

2．3．2 三硝基苯乙酯的表征

2．3．3 富勒烯三硝基苯乙酯的表征

2．4 富勒烯三硝基苯乙酯的热性能研究

2．4．1 富勒烯三硝基苯乙酯的热稳定性研究

2．4．2 富勒烯三硝基苯乙酯热分解动力学研究

2．5 富勒烯三硝基苯乙酯的爆炸参数和爆轰参数计算

2．5．1 富勒烯三硝基苯乙酯的生成焓和燃烧焓的计算

2．5．2 富勒烯三硝基苯乙酯的爆轰参数计算

2．6 本章小结

3 富勒烯三硝基苯乙酯衣康酸聚合物金属盐的合成及热稳定性研究

3．1 主要实验试剂及仪器

3．1．1 主要实验试剂

3．1．2 主要实验仪器

3．2 聚合物的制备和表征

3．2．1 聚合物的制备

3．2．2 聚合物的表征

3．3 聚合物铅盐的制备表征及热稳定性研究

3．3．1 聚合物铅盐的制备

3．3．2 聚合物铅盐的铅含量测定

3．3．3 聚合物铅盐的表征

3．3．4 聚合物铅盐的热稳定性研究

3．4 聚合物铜盐的制备表征及热稳定性研究

3．4．1 聚合物铜盐的制备

3．4．2 聚合物铜盐的表征

3．4．3 聚合物铜盐的热稳定性研究

3．5 聚合物钡／钴／铋金属盐的制备表征及热稳定性研究

3．5．1 聚合物钡／钴／铋金属盐的制备

3．5．2 聚合物钡／钻／铋金属盐的表征

3．5．3 聚合物钡／钴／铋金属盐的热稳定性研究

3．6 本章小结

4 富勒烯精氨酸铅盐的制备及热稳定性研究

4．1 主要实验仪器及试剂

4．1．1 主要实验仪器

4．1．2 主要实验试剂

4．2 富勒烯精氨酸铅盐的合成及表征

4．2．1 富勒烯精氨酸衍生物的合成

4．2．2 富勒烯精氨酸铅盐的合成

4．2．3 目标产物的结构表征

4．3 富勒烯精氨酸铅盐的热稳定性研究

4．4 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

硕士研究生期间参加的主要活动