如今,人們對含硼推進(jìn)劑的研究不斷深入,這得益于非金屬離子型含能材料研究的興起,原本只出現(xiàn)在起爆藥和混合含能材料中的F、B、Mg、Al和Gu等金屬元素也被引入單質(zhì)含能材料骨架中。將硼元素與富氮雜環(huán)通過化學(xué)鍵相結(jié)合是一種可以顯著提高含能化合物的燃燒性能的方法,在確保推進(jìn)劑具有高熱值的同時,可以有效地解決硼在燃燒過程中產(chǎn)生的氧化物覆蓋在硼顆粒表面而影響反應(yīng)進(jìn)行的問題,這也是含硼推進(jìn)劑可能的發(fā)展方向,更對含能有機(jī)硼化合物的深入研究具備重要意義。本文以雙氰胺和鹽酸肼為原料,經(jīng)縮合環(huán)化、重排、氧化反應(yīng)得到5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑。以二乙二醇二甲醚作為高溫反應(yīng)溶劑,在145℃下與硼氫化鉀反應(yīng)48h,得到目標(biāo)產(chǎn)物四（5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑基）硼酸鉀鹽。通過紅外光譜儀（FT-IR）、熔點(diǎn)分析儀、元素分析、X射線光電子能譜分析（XPS）和能量色散X射線光譜儀（EDS）等手段對中間體和目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行表征,并對合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。此外,采用差示掃描量熱儀探究了目標(biāo)產(chǎn)物與推進(jìn)劑主要組分的相容性。結(jié)果顯示,四（5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑基）硼酸鉀鹽與白炭黑、TPB之間沒有明顯的... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CL-20分子結(jié)構(gòu)

中北大學(xué)學(xué)位論文5表1.1固體氧化劑的基本性能Table1.1Basicpropertiesofsolidoxidants1.2.2含硼含能化合物研究進(jìn)展硼原子具有較高的熱值,硝基是典型的含能基團(tuán),硼氮鍵化合物的理論計算研究早已引起學(xué)者們的關(guān)注,硼氮化合物也被大量合成。2013年ThomasM.Klaptke[47]等合成報道了一系列的聚硝基唑硼酸鹽并給出了合成路線，其結(jié)構(gòu)式如圖所示：圖1.2聚硝基唑硼酸鹽分子結(jié)構(gòu)Figure1.2Molecularstructureofpolynitroazoleborate合成過程為在較高溫度下，相應(yīng)的唑環(huán)與硼氫化物反應(yīng)，生成目標(biāo)化合物。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時間和目標(biāo)產(chǎn)物受反應(yīng)溫度和投料比,加入濃度的影響，較高的稀釋度會使反應(yīng)條件惡化，但是對于更高的唑基取代，不管是升高反應(yīng)溫度還是增加投料比，都未能實(shí)現(xiàn)更高的取代，原因可能是活化第三第四個氫化物所需要較高的溫度或者相應(yīng)的唑環(huán)較低的分解溫度導(dǎo)致。序號氧化劑分子式熔點(diǎn)/℃生成熱(kJ/mol)密度（g/cm3）氧平衡%1ANNH4NO3170-3651.72202APNH4CIO4130-2961.95343HPN2H5CIO4170-1781.94244HP2N2H6(CIO4)2170-2932.20415NPNO2CIO4120372.22666RDXC3H6N6O6204711.82-21.67HMXC4H8N8O8278751.96-21.68ADNNH4N(NO2)290-1501.8225.89HNFN2H5C(NO2)3295-721.9013.1

中北大學(xué)學(xué)位論文6在煙火應(yīng)用中，將硝酸鋇與鎂結(jié)合使用產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)的BaCI，它是發(fā)光物質(zhì)，可提高燃燒速度并改善色彩性能[48]。但由于未含有任何能量特性，不利與煙火技術(shù)的發(fā)展。2014年ThomasM.Klaptke[49]等合成報道了一種性能優(yōu)良的含能硼酯－三（2-（3-硝基-1,2,4-三唑基乙基）硼酸鹽，其結(jié)構(gòu)式如圖：圖1.3三（2-（3-硝基-1,2,4-三唑基乙基）硼酸鹽分子結(jié)構(gòu)Figure1.3Molecularstructureoftris(2-(3-nitro-1,2,4-triazolylethyl)borate在含有氫氧化鈉的溶液中，3-硝基-1,2,4-三唑與2-氯乙醇通過烷基化反應(yīng)，生成3-硝基-1-（2-羥乙基）-1,2,4三唑，繼續(xù)與三氯化硼反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率為40％。其在空氣中可以穩(wěn)定的存在，不發(fā)生水解，對撞擊不敏感但對摩擦敏感，其爆轟性能參數(shù)未見報道。2015年MartinRahm[50]首次報道了一種高能量密度含能材料-（二硝基酰胺基）硼烷，通過二硝基酰胺酸與氨-硼烷反應(yīng)合成了氨-二（二硝酰胺基）硼烷。氨-單（二硝基酰胺基）硼烷是一種完全氧平衡的高能量密度材料（HEDM)，雖然實(shí)際應(yīng)用來說熱性能不穩(wěn)定，但它預(yù)測的固體火箭推進(jìn)劑的比沖值是333秒，與季戊四醇四硝酸酯（PETN）相當(dāng)，并且顯著超過三硝基甲苯（TNT）。1.2.3含能離子鹽的研究進(jìn)展隨著離子液體的探究不斷發(fā)展，引出了含能離子鹽的概念并廣泛應(yīng)用于含能材料分子設(shè)計中[51-52]。這類分子中包含N-N、C-N化學(xué)鍵，從而導(dǎo)致較高的生成焓，生成焓的高低直接決定著推進(jìn)劑的整體能量水平。富氮雜環(huán)化合物主要包括三唑、四唑和呋咱等五元氮雜環(huán)和六元氮雜環(huán)，如三嗪、四嗪為基的化合物等。本文綜述了以富氮

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]球形化高氯酸銨的制備與表征及其熱分解性能研究[D]. 李珊.北京理工大學(xué) 2015
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[5]含硼推進(jìn)劑一次燃燒產(chǎn)物點(diǎn)火燃燒特性研究[D]. 周華.浙江大學(xué) 2013
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本文編號：3049632