新型高能量密度化合物BNFDAONAB的結(jié)構(gòu)與性能量子化學(xué)研究

荊蘇明，劉玉存，劉登程，郭嘉昒

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原，030051）

新型高能量密度化合物BNFDAONAB的結(jié)構(gòu)與性能量子化學(xué)研究

荊蘇明，劉玉存，劉登程，郭嘉昒

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原，030051）

設(shè)計了一種新型高能量密度化合物（HEDC）—N，N、-二（4-硝基呋咱基-3-基-）-4，4′-二氨基-2、2′，3、3′，5、5′，6、6′-八硝基偶氮苯（BNFDAONAB），采用密度泛函理論（DFT）方法，在B3LYP/6-31+G**基組水平下對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化并計算獲得了其紅外（IR）光譜；采用Monte-Carlo方法預(yù)測了BNFDAONAB的理論密度為2.08g/cm3；設(shè)計等鍵反應(yīng)計算了生成焓為865.79kJ/mol；運用Klmet-Jacobs公式預(yù)測了BNFDAONAB的爆速、爆壓和爆熱值分別為9.13km/s、39.03GPa和4 487.44J/g；運用Keshavarz公式預(yù)測撞擊感度H50為1.06cm；并利用逆合成分析法設(shè)計了其合成路線。結(jié)果表明，該化合物主要性能的預(yù)測值基本達(dá)到了HEDC的要求，是一種潛在的綠色起爆藥。

起爆藥；綠色；BNFDAONAB；密度泛函理論；爆轟性能

現(xiàn)代軍事科學(xué)技術(shù)和高科技裝備的發(fā)展，對其配套的彈藥技術(shù)有了更高的要求，在此背景下，高能量密度化合物（HEDC）成為全世界含能材料領(lǐng)域密切關(guān)注的焦點之一［1-2］。各種HEDC不斷出現(xiàn)，如早期的HMX，1，3，4，6-四硝基甘脲（TNGU）［3］，2，5，7，9-四硝基-2，5，7，9-四氮雜雙環(huán)［4.3.0］辛烷-8-酮，2，4，6，8-四氫-2，4，6，8-四氮雜雙環(huán)［3.3.0］辛烷-3-酮，到現(xiàn)在的3，3’-二硝基氧化偶氮呋咱（DNOAF）［4］、六硝基六氮雜異伍茲烷（CL-20）和八硝基立方烷（ONC）等。這些化合物雖然在爆轟性能上表現(xiàn)優(yōu)異，但都存在各種各樣的缺陷，如合成方法繁冗復(fù)雜（ONC）、合成成本高（HMX、CL-20）、水穩(wěn)定性差（TNGU）等。本文在保持化合物高能量、高密度的性能基礎(chǔ)上，以高穩(wěn)定性、簡易合成條件和原料來源廣泛為目的，基于偶氮聯(lián)苯為基本單元設(shè)計了一種國內(nèi)外未見報道的含能化合物—N，N-二（4-硝基呋咱基-3 -）-4，4′-二氨基-2、2′，3、3′，5、5′，6、6′-八硝基偶氮苯，并通過量子化學(xué)方法預(yù)測了其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。……