新型高氮含能化合物的結(jié)構(gòu)中通常含有大量的高能化學鍵,如C-N、C=N、N-N和N=N鍵,這些高能化學鍵的存在使這類新型高氮含能化合物擁有較高的生成焓和化學潛能。此外,新型高氮含能化合物的特殊結(jié)構(gòu)也決定了該類化合物及其含能材料均具有較為特殊的熱力學性能以及理化性能。與傳統(tǒng)的含能材料相比,新型的高氮含能材料更能促進當代軍事武器的發(fā)展。正是基于這種獨特的性能,有關(guān)高氮含能化合物的研究受到了各國科學研究者的青睞。本文合成了偶氮三唑酮(ZTO)及偶氮三唑酮的五種鹽,這六種含能化合物分別是：ZTO、K(ZTO)·H2O、Ni(ZTO)· H2O、Ni(ZTO)·(phen)3·H2O、Cr(ZTO)3·H2O.Nd(ZTO)3·H2O。研究結(jié)果主要有以下幾點：1.在非等溫條件下,采用TG/DTG-DSC表征手段對其中四種含能化合物的熱分解過程進行了研究。通過Flynn-Wall-Ozawa等一系列方法對Ni(ZTO)H2O Ni(ZTO)·(phen)3·H2O、Cr(ZTO)3·H2O和Nd(ZTO)3·H2O進行熱力學計算,得到了該四種含能化合物熱分解反應過程的動力學參數(shù)以及機理函數(shù)。最后,通過計算獲得了理論的臨界熱爆炸溫度(Tb)、活化吉布斯自由能(ΔG≡)、活化焓(△H≠)及活化熵(AS≠)。2.測定了ZTO、K(ZTO)·H2O、Ni(ZTO)·H2O、Ni(ZTO)·(phen)3·H2O、Cr(ZTO)3·H2O和Nd(ZTO)3·H2O六種含能化合物的燃燒熱值,它們的標準燃燒焓(△cHmθ)分別依次(11528±28),(6101±32),(7153±65),(13894±62),(5973±21),(5477±13)kJ-mol-1和標準生成焓(△fHm0)分別依次為(-107.15±11.19),(666.51±4.30),(418.04±5.34),(8492.32±49.48),(1613.92±41.43),(2399.93±9.61)kJ·mol-1。3.測定了Ni(ZTO)·H2O、Ni(ZTO)·(phen)3·H2O、Cr(ZTO)3·H2O和Nd(ZTO)3·H2O四種含能化合物在連續(xù)模式下的比熱容,擬合出了這些比熱容隨溫度而變化的數(shù)學表達式,即比熱容方程。以298.15 K為基準,計算了這四種含能化合物在283 K-353 K溫度區(qū)間內(nèi)的熱力學函數(shù)值,包括熵變、焓變和吉布斯自由能變等。利用Ni(ZTO)·H2O、 Ni(ZTO)·(phen)3·H2O、Cr(ZTO)3·H2O和Nd(ZTO)3·H2O四種物質(zhì)相應的比熱容溫度方程和熱分解參數(shù),分別計算出了這四種物質(zhì)的絕熱至爆時間,并對這四種化合物的熱穩(wěn)定性和安全性進行了直觀的評定。
【學位單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TQ560.1
【部分圖文】：

?ＣＨ３ＯＨ?＼?＼?Ｙ?／??＼＝１?１?＼?ＰＣＨ?１?ｊ??０??圖２－３?Ｋ（ＺＴ０）?Ｈ２０的合成路線??Ｆｉｇ．?２－３?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆＫ（ＺＴＯ）－Ｈ２０??２．４．２?Ｋ（ＺＴ０）Ｈ２０?分析檢測??元素分析結(jié)果，理論值（％）：?Ｃ?１９．３８，Ｈ?３．１９，Ｎ?４４．６７；實測值（％）：?Ｃ?１９．０４，Ｈ?３．５０，??Ｎ?４４．４５．?ＩＲ?（ＫＢｒ）?ｖ／ｃｍ＂＇：?３２４７（Ｎ－Ｈ），?３１２０?（Ｃ－Ｈ），?１６３９?（Ｎ＝Ｎ），?１５０４?（Ｃ＝Ｎ），?１３３１（Ｃ－Ｎ）．??２．５?Ｎｉ（ＺＴ０）?Ｈ２０的制備和表征??２．５．１?Ｎｉ（ＺＴ０）?Ｈ２０?的制備??將一定量的Ｋ（ＺＴ０ｙＨ２０溶于蒸館水中，攪拌升溫至５０?°Ｃ，緩慢滴加一定量的硝??酸鎮(zhèn)（Ｎｉ（Ｎ０３：ｈ．６Ｈ２０）的水溶液，滴加完畢，保溫攪拌。反應完畢后，冷卻、抽濾、洗??滌、真空干燥，得綠色粉末固體。??（［Ｉ?ＨＣ＝Ｎ?Ｖ?／?Ｉ?ＨＣ＝Ｎ?＼??（ＨＮ人Ｎ—Ｎ＝Ｎ—Ｎ?Ｎ?？?Ｋ＋?摩３）２．尋?＞?＾人Ｎ—Ｎ＝Ｍ—Ｎ＇??＼?Ｗｈ?丫?ｙ?丫?ｊ??Ｏ?０??圖２－４?Ｎｉ（ＺＴ０）?Ｈ２０的合成路線??Ｆｉｇ．?２－４?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?Ｎｉ（ＺＴ０）＇Ｈ２０??２．５．２?Ｎｉ（ＺＴ０）－Ｈ２０?分析檢測??元素分析結(jié)果，理論值（％）：Ｃ?１５．３８，Ｈ?２．１９，Ｎ?３５．１０；實測值（％）：?Ｃ?１５．７３，?Ｈ?２．２６，??Ｎ?３５．０５．?＇Ｈ－ＮＭＲ?（ＵＮＩＴＹＩＮＯＶＡ?５００?ＭＨｚ

Ｖ?Ｗｃ＇Ｈ?丫?／?丫人??圖２－８?Ｃｒ（ＺＴ０）３－Ｈ２０的合成路線??Ｆｉｇ．?２－８?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?Ｃｒ（ＺＴＯ）３－?Ｈ２Ｏ??２．７．２?Ｃｒ（ＺＴ０）３－Ｈ２０?的分析檢測??元素分析結(jié)果，理論值（％）：?Ｃ?１５．０１，?Ｈ?２．２０，?Ｎ?３３．０９；實測值（％）：?Ｃ?１４．９６，?Ｈ?２．２７，Ｎ??３２．７３．?＂Ｈ－ＮＭＲ?（ＵＮＩＴＹＩＮＯＶＡ?５００?ＭＨｚ，?ＤＭＳＯ－ｄｇ，?ｐｐｍ）：?３．３２?（Ｎ－ＣＨ＝Ｎ，?ｓ），??８．６３（Ｎ－ＣＨ＝Ｎ，?ｓ），?１２．３５（Ｃ－ＮＨ－Ｎ，?ｓ），?２．５１?為?ＤＭＳＯ?的溶劑峰。ＩＲ?（ＫＢｒ）?ｖ／ｃｍ＂＇：??３２２２（Ｎ－Ｈ），?３１６４?（Ｃ－Ｈ），?１７２０?（Ｃ＝０），?１５４３?（Ｃ＝Ｎ），１３３８（Ｃ－Ｎ

Ｖ?丫?／?＼?Ｗｃ＾Ｈ?丫乂??Ｏ?ｏ??圖２－１０?Ｎｄ（ＺＴ０）３．Ｈ２０的合成路線??Ｆｉｇ．?２－１０?Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｒｏｕｔｅ?ｏｆ?Ｎｄ（ＺＴＯ）３＊?Ｈ２Ｏ??２．８．２?Ｎｄ（ＺＴ０）３＿Ｈ２０?的分析檢測??元素分析結(jié)果，理論值（％）：?Ｃ?１４．０２，Ｈ?２．１０，Ｎ?３２．０９；實測值（％）：?Ｃ?１４．１０，Ｈ?１．８５，??Ｎ?３１．６３．?＇Ｈ－ＮＭＲ?（ＵＮＩＴＹＩＮＯＶＡ?５００?ＭＨｚ，?ＤＭＳＯ－ｄｅ，?ｐｐｍ）：?３．３２?（Ｎ－ＣＨ＝Ｎ，?ｓ），??８．６５（Ｎ－ＣＨ＝Ｎ，?ｓ），?１２．３７（Ｃ－ＮＨ－Ｎ，?ｓ?），２．５１?為?ＤＭＳＯ?的溶劑峰。ＩＲ?（ＫＢｒ）?ｖ／ｃｎｆｉ：??３２２０（Ｎ－Ｈ），?３１６４?（Ｃ－Ｈ），?１７２０?（００），１６３２?（Ｎ＝Ｎ），?１５４３（
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本文編號：2850196