多氨基多硝基吡啶及吡嗪氮氧化物含能配合物的合成、性能及应用.doc

多氨基多硝基吡啶及吡嗪氮氧化物含能配合物的合成、性能及应用近年来,含能配合物已经成为含能材料研究领域中的一个重要发展方向。以合成能量高、安全性能良好,有一定应用价值的新型含能配合物为目的,本文选择多氨基多硝基吡啶及吡嗪氮氧化物的代表化合物：2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)和2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TANPyO)这三种新型含能化合物作为含能配体,与金属离子配位得到多种有潜在应用价值的含能配合物。三种含能配体环上的N、O原子具有的孤对电子为其与金属配位形成配合物提供了可能。测定了配合物的晶体结构;研究了配合物的热稳定性及其粒度、爆速、爆压、感度、相容性、催化等应用性能；探索了配合物作为激光起爆药和燃烧催化剂的可行性,并对其作为双基推进剂燃烧催化剂的应用前景进行了测试评估。主要研究内容和结果如下：(1)以ANPyO、LLM-105、TANPyO为含能配体,引入铁、钴、镍、铜、锌、铅金属为中心离子,合成了25种未见报道的含能配合物。合成工艺简单,反应条件温和,有较高的收率和经济效益。通过红外分析、元素分析和X-射线单晶衍射等手段对配合物进行了表征。(2)通过单晶培养,得到9个配合物的晶体结构,首次确定了此类配体和金属离子的配位方式。结果表明：所有的配体以双齿配体或三齿配体形式存在,配体分子中氮氧键的O原子与邻位的氨基N原子与金属离子配位；其中参与配位的氨基失去了一个H,生成的配合物中没有外界阴离子。这种配位方式是非常特殊的。(3)通过DSC和TG-DTG对25个配合物的热稳定性进行了分析,并利用Kissinger和Ozawa-Doyle法对配合物热分解过程中主要放热峰的表观活化能和指前因子进行了计算。结果表明,配合物对热表现出了较高的稳定性,热分解产物主要为金属氧化物。(4)选择有应用前景的配合物,研究了其一系列应用性能。粒度分析结果表明,配合物颗粒度较小,为微米级；爆轰性能测试表明,配合物爆速>8200m/s,爆压>32GPa,优于TATB、HNS和PYX;感度结果表明,配合物的撞击、摩擦和冲击波感度较低,优于RDX、HNS和PYX；相容性结果表明,配合物与RDX和NC有良好的相容性,与HMX和A1的相容性较差；催化测试结果表明,配合物对RDX和HMX的热分解催化作用不明显,但对AP的热分解具有良好的催化效果。(5)选择综合性能较好的配合物,研究了其作为激光起爆药和燃烧催化剂的可行性。激光起爆实验表明,ANPyO配合物对激光敏感度较差,不适合用作激光起爆药；密闭爆发器实验表明,ANPyO配合物对双基发射药和三基发射药的燃烧有一定的催化效果,提高了燃速,并降低了燃速压力指数;靶线法实验表明,某些配合物可以大幅提高双基推进剂的燃速,·并产生低压力指数区,显示了其作为燃烧催化剂良好的应用前景。